时间：2023-08-17 18:03:20
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇计算机在化学工程中的应用，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
随着计算机硬件和软件的飞速发展，计算机的应用已深入到各个专业领域。将计算机技术与其他学科交叉融合，形成了众多以计算机应用为核心的新技术、新手段和新兴学科。将计算机科学、数学应用于化学形成了计算机在化学中的应用(又称计算机化学)这个新兴化学分支学科[1]，主要研究领域有：化学数据库技术、化学结构与化学反应的计算机处理技术、化学中的人工智能方法、计算机辅助分子设计、计算机辅助合成路线设计等[1-3]。
将计算机与应用数学、统计学和计算机科学交叉融合形成了化学计量学这个新兴化学分支学科[1-4]，其基本任务是研究运用数学、统计学、计算机科学、以及其他相关学科的理论与方法优化化学量测过程,并从化学量测数据中最大限度地获取有用的化学信息[4]。将计算机和计算机网络技术应用于化学信息处理形成了化学信息学这个新兴化学分支学科。它利用计算机技术和计算机网络技术，对化学信息进行表示、管理、分析、模拟和传播，以实现化学信息的提取、转化与共享，揭示化学信息的实质与内在联系，促进化学学科的知识创新[5-6]。
计算机在化工领域中的应用已经非常广泛和深入，比较典型的应用有：实验数据的分析与处理、化工过程分析与开发(计算机仿真)、化工过程设计(工艺计算，计算辅助绘图)、化工过程控制、化工信息管理和化工文献检索与管理[7-15]。在这个背景下，化工类的工程技术人员如果没有较强的计算机应用能力，将直接影响到其对工作岗位的胜任程度。当前大学阶段的计算机应用能力培养主要集中在低年级阶段，在高年级阶段由于教学重点转移到专业基础课和专业课，往往忽视了对计算机应用能力的继续培养，造成毕业生的计算机应用能力不能满足实际需求。本研究以武汉科技大学化学工程与技术学院化学工程与工艺专业为例对化工专业本科生高年级阶段强化计算机应用能力培养进行一些初步探索，以期提高毕业生的计算机应用能力。
1优化培养计划
《计算机在化工中的应用》定位为化学工程与工艺专业的一门专业修选课，其内容包括绪论、观测数据分析与处理(以MATLAB为工具软件)、计算机在化工过程分析中的应用、计算机在化工过程设计中的应用、计算机在化工过程控制中的应用、网络上的化学化工资源和常用化学化工软件。该课程由计算机和化工专业的一些相关课程交叉融合而成，教学时数为36，其中14学时为上机实践学时。其任务是结合化学工程与工艺专业特点，进一步提高学生应用计算机解决化工领域专业技术问题的能力。掌握应用计算机处理实验数据的方法，掌握应用计算机进行化工过程分析的基本方法，掌握应用计算机进行化工过程设计的方法，掌握各种计算机控制系统的基本概念、组成、工作原理和优缺点，掌握利用计算机网络获取化学与化工资源的方法，掌握常用化学化工软件的使用方法。
1.2增设《化工CAD绘图与识图》
《化工CAD制图与识图》定位为化学工程与工艺专业的一门专业修选课，其内容包括AutoCAD绘图软件及其应用、化工设备常用零部件图样及结构选用、零件的连接及其画法、化工工艺图、化工设备图和AutoCAD三维化工制图。该课程由《化工制图》和《AutoCAD绘图》整合而成，教学时数为36，其中14学时为上机实践学时。其任务是通过本课程的学习培养学生绘制和阅读化学工程设备图和工艺流程图的基本能力，尤其要重点培养学生运用AutoCAD高效率绘制化学工程设备图和工艺流程图的能力。
1.3合理安排课程开设顺序
俗话说：“拳不离手，曲不离口”，要想提高学生的计算机应用能力，必须不断给他们提供练习的机会，因此计算机应用课程和相关专业课程的开设顺序就比较关键。以武汉科技大学化学工程与技术学院化学工程与工艺专业的培养计划为例，考虑到主干专业课程要到第6学期和第7学期才开设和在主干专业课程教学中强化学生的计算机应用能力培养更能体现学以致用的原则，把《计算机在化工中的应用》和《化工CAD制图与识图》这两门课程均安排在第6学期开设。学生学完这两门课程之后，其所学知识和技能就可在化工原理课程设计、燃气工程、高炭化学与碳材料工程基础、炼焦化学、炼焦化学工学实验和毕业设计等课程的学习或实践环节中得到应用、巩固和提高。
2在专业理论教学中融入计算机应用
2.1引导学生运用计算机进行工艺计算
在化工课程设计、毕业设计和实际工程设计中都离不开工艺计算，而且工艺计算环节的计算量通常都较大，计算过程比较烦琐。如用手工进行计算，不仅要花费很长的时间，而且容易出错。为了简化计算过程，缩短计算时间，前辈们做了大量工作，如简化计算模型，在公式推导过程进行近似处理以简化最终的计算公式，绘图工艺计算图表等[16-17]。但利用这些手段所缩短的计算时间非常有限，而且是以牺牲计算结果的准确性作为代价。在当今计算机应用已得到大范围普及的时代，运用计算机进行工艺计算已是大势所趋。尽管一些教材和一些设计规范中仍在推荐传统的手工计算方法，但人们在工程实践中更热衷于运用计算机进行工艺计算。因此教师在专业课教学中要主动引导学生运用计算机进行工艺计算，这样既能提高计算效率和准确性，又能培养学生运用计算机解决专业技术问题的兴趣，进而在计算实践中提高其计算机应用能力。燃气管网水力计算是燃气管网设计中一项非常繁琐和复杂的工艺计算。用手工计算的方法对一个拥有数十个环的燃气管网进行水力计算，往往会让人望而生畏，但如果运用计算机来计算，计算速度就非常快，准确性也很高[14]。计算工作配方是炭素材料生产中的一项比较复杂的工艺计算。所谓工作配方，就是当规定了每一锅糊料的总重后，如何根据指定的配方(理论配方)以及各种炭质原料在破碎筛分后的实际粒度分布情况，进一步计算从每一种颗粒贮料斗中应取料的重量[18]。手工计算过程非常繁琐，计算效率低下，而且准确度也不太高。如果采用计算机来计算工作配方，则可以克服手工计算的所有缺点，从而达到快捷、准确地确定炭材料生产工作配方并应用于实际生产中[15]。运用计算机进行工艺计算有两种方法，一种是利用现成的商业软件，如MATLAB,MATHCAD,EXCEL等；一种是利用编程语言开发专门的工艺计算软件。不管什么方法都能提高学生的计算机应用能力。#p#分页标题#e#
2.2引导学生通过Internet(因特网、互联网)获取专业知识
Internet是全球信息资源的总称，现在它已成为各种信息资源传递的主要载体，它可以提供多种服务，是人们获取信息的重要来源之一。随着Internet的飞速发展，互联网上有关化学与化工的资源信息越来越丰富，同时各种化学与化工资源信息来源更新变化的速度也越来越快。如何在浩如烟海的网站中迅速获取与化学与化工资源相关的信息已成为化学与化工工作者必须具备的一项基本能力。专业课的教材往往更新周期较长，一些新的研究成果和专业进展未能及时写进教材。专业课的教材篇幅不能太长，内容比较精短。而互联网上有关化学与化工的资源信息则更新周期非常短，甚至能进行即时互动(如论坛、博客、即时通讯工具等)，且不受篇幅限制，内容可以长篇大论。因此引导学生通过互联网获取专业知识是授人以渔，让学生受益终生。
3在实践教学强中融入计算机应用
在专业实验中要求学生运用计算机处理实验数据，如剔除异常数据，对实验数据进行回归分析，根据实验数据绘图。这些工作虽然都可以用手工方法完成，但运用计算机来完成不仅效率高和质量好，而且能锻炼学生的计算机应用能力，为以后的实际工作打了良好基础。在课程设计和毕业设计环节，要求学生通过计算机网络查阅资料，运用计算机进行工艺参数计算，运用计算机撰写设计说明书和绘图。既能全流程锻炼学生的计算机应用能力，又能对学生的计算机应用能力进行全面检验。
化学工程,简称化工,是研究以化学工业为代表的,以及其他过程工业生产过程中有关化学过程与物理过程的一般原理和规律,如石油炼制工业、冶金工业、食品工业、印染工业等,并应用这些规律来解决过程及装置开发、设计、操作等问题,它是以数学及少量的物理观念为基础应用于化学工业上,主要研究大规模改变物料中的化学组成及其机械和物理性质,来替生产化学品或是物料工厂提供一个反应流程设计方式。实验研究、理论分析和科学计算已经成为当代化工研究中不可或缺的三种主要手段。
化学工程的研究领域最初只是化工单元操作,如:输送现象(为化工学科当中“单元操作”的理论基础)、化工热力学输送现象。随着发展,后来又发展出一些新的分支,化学工程领域的分支庞大,可应用在各类化学相关领域的研究及实务上的操作,因应现代工业发展的需要,以化工的知识背景为基础,例如半导体工业。随计算机的快速发展,数值模拟(cfd)在化工的发展占据重要的地位。
2 化学工程与工艺专业简介
2.1 化学工程与工艺任务。根据化学工程与工艺专业的性质,化学工程与工艺专业的任务是培养学习化学工程学与化学工艺学等方面的基本理论和基本知识,受到化学与化工实验技能、工程实践、计算机应用、科学研究与工程设计方法的基本训练.具有对现有企业的生产过程进行模拟优化、革新改造,对新过程进行开发设计和对新产品进行研制的基本能力。由于涉及化工的学科和领域很多,化学工程与工艺专业除了让学生学习一般应用化工的基本知识和基本技能外,还应该结合本地区、本行业及本校的实际情况,重点学习化工在某个或某几个领域中的具体应用,以便形成不同高校应用化工专业的特色专业方向。
2.2 化学工程以及化学工业的一些特点。以物理学、化学和数学为基础,并结合工业经济基本法则,研究化工单元操作以及有关的流体力学、传热和传质原理、热力学和化学动力学等在化学工业上的应用,以指导各种过程及其设备的开发、改进和发展属于化学工程学的内容。化学工程是随着化学工业的大规模生产发展而形成的。化学工程包括过程动态学及控制、化工系统工程、传递过程、单元操作、化工热力学、化学反应工程等方面。化学反应是化工生产的核心部分,提供过程分析和设计所需的有关基础数据,研究传递过程的方向和极限,化工热力学是单元操作和反应工程的理论基础,它决定着产品的收率,对生产成本产生重要影响。对单元操作的研究,可用来指导各类产品的生产和化工设备的设计;传递过程是单元操作和反应工程的共同基础,化学工业在新的形势下要求处于化学核心地位的催化技术和化学工程都必须用跨学科的战略进行多学科的研究。动量传递、热量传递和质量传递,这三种传递,实质上就是各种单元操作设备和反应装置中进行的物理过程。
合成化学是化学学科的核心,化学家不仅发现和合成了众多天然存在的化合物,同时也创造了大量非天然的化合物,使人类社会所有的化合物达到2230万个(美国化学文摘1999年12月10日收录的化合物数),并且以几个月就有100万个的速度发展,大量新化合物的产生是化学工业产品开发的基础。信息技术及工程技术的进步为设备和工艺创新创造了条件,推动了化工行业的技术进步。 化学工业的生产技术和许多深度加工的产品更新换代快,要求化学工业必须不断发展和采用先进科学技术,从而提高生产效率和经济效益。不断寻求技术上最先进和经济上最合理的方法、原理、流程和设备是化学工业工艺创新追求的目标。化工新技术开发程序是一套科学的程序,它是以市场为导向、以创新为宗旨,以工业化和商业化为目的的创新过程。世界上经济发达国家化学工业的研究开发费用、科研人员以及专利和文献的数量都居各工业部门的前列。
3 化学工程与工艺实验数据处理分析
传统的化工实验的数据处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也非常大。借助MATLAB软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来。
化学工程与工艺专业实验是初步了解、学习和掌握化学工程与工艺科学实验研究方法的一个重要的实践性环节。化工实验的特点流程较长,规模较大,数据处理也较为复杂。因此依靠计算机处理数据会使繁琐的数据处理过程变得简单快捷,大大提高工作效率。数据处理是每一个化学工程实验必不可少的步骤,也是至关重要的一个步骤。通过实验可以建立过程模型、分析工艺技术的可行条件。但是化工实验数据的处理往往并不是那么简单,它需要通过复杂的数学计算,若仅仅依靠手工计算则需要花费大量的时间,而且化工实验数据的处理量很大、重现性很高,因此应用计算机来处理实验数据可以大大提高工作效率。化学工程与工艺专业是一个以实验为基础的专业学科。实验的目的是通过有限的实验点去寻找某一对象或某一过程中各参数之间的定量关系,从而揭示某化工过程所遵循的客观规律。
MATLAB在化学工程与工艺实验中的应用进行初步的尝试。传统的化工实验的数据处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也非常大。而MATLAB是一个强大的数学软件,能够方便地绘出各种函数图形,一方面可以解决符号演算问题,另一方面可以解决数学中的数值计算问题。MATLAB的应用范围非常广,包括信号和图像的处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。它已成为国际控制界的标准计算软件。借助MATLAB软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来,利用MATLAB软件编写一个数据处理程序:只需输入任意一组原始数据,就可以把实验结果,数据模型以及作图一起显示出来。
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0107-02
新世纪以来，随着我国高校的扩招，中国培养的工科类毕业生的总量逐年增加，我国已经成为高等工程教育大国。据统计，我国工科专业毕业生占总体毕业生总量的比例已经接近1/3，占世界工科毕业生总数的比例也已超过1/3。然而，我国工科毕业生仅有一成能够快速胜任工作，而美国可以达到八成左右[1]。事实证明我们现行的工科高等教育与社会需求存在较大脱节，学生实践和创新能力薄弱的问题凸显。为推进我国化学工程与工艺专业本科教育改革，建设更合理的化学工程与工艺专业教育体系，化学工程与工艺专业的工程认证工作已于2006年正式启动。2016年6月2日，在马来西亚吉隆坡举行的国际工程联盟大会上，我国成为《华盛顿协议》第18个正式成员，使我国高等工程教育质量保障体系得到国际认可[2]。目前，我校已经向中国工程教育专业认证协会提交了化学工程与工艺专业认证申请，积极准备该专业的工程教育认证工作。《化工设计》是化工过程开发中科技转化为生产力的重要环节，作为化学工程与工艺专业的主干课程，具有很强的工程实践性。《化工设计》是指设计一系列的单元操作及设备，并将其合理地串联和组合起来，进而实现从化工原料到化工产品的转变，涉及的基础专业知识广泛，可认为是对整个化学工程与工艺专业课程的总结与综合运用[3]。因此，《化工设计》课程掌握的好坏对培养优秀化工人才起着至关重要的作用。然而，目前我国高校《化工设计》课程教学思想和教学手段还相对较为陈旧，学生难以得到应有的训练和培养，无法满足社会对高层次的化工人才的要求。我校地处经济特区福建省厦门市，目前石化产业已经跃升为福建三大支柱产业之一[4]，为地方经济发展培养高素质的化工专业人才已成为我校今后发展的重要任务之一。基于《化工设计》课程在培养化工人才中所起的重要作用，改变落后的传统教学方法和模式亟待进行。针对我校《化工设计》课程开设的情况，提出以下几点课程教学改革意见与措施。
一、精选课程内容，完善课程体系建设
《化工设计》是一门综合性课程，涉及的专业基础知识范围广，它要求学生具备四大基础化学知识的同时，必须掌握《化工原理》、《化工仪表及自动化》、《化工热力学》、《化工工艺学》、《化工分离工程》和《化学反应工程》等课程的专业知识。鉴于课程内容的丰富性、复杂性与教学学时限制的矛盾，选择一本合适的教材并结合本校教学实际对教学内容进行适当调整显得尤为重要。考虑到我校《化工设计》理论课只有2个学分，选择教育部高等学校化学工程与工艺专业教学指导委员会推荐教材――李国庭等编著、化学工业出版社出版的《化工设计概论》作为本课程教学的教材。在具体的教学内容上还要结合相关课程（如《化工原理》、《化工原理课程设计》和《化工技术经济分析》等）的讲授情况进行选择和取舍。例如，对《化工原理》和《化工原理课程设计》等课程已重点讲授的化工设备（如换热器、精馏塔、过滤机等）的设计与选型仅做简单介绍，而化工设计概算和技术经济这部分内容由于与《化工技术经济分析》课程重合，则由学生自学。相反，对教材中未专门提及的固定床反应器、流化床反应器的设计则加以补充介绍。为了满足工程教育认证的要求，在《化工设计》相关的课程体系建设方面，在大三上学期开设《化工原理一》、《化工技术经济分析》、《化工仪表与自动化》、《化工热力学》、《计算机在化工中的应用》等课程；在大三下学期开设《化工原理二》、《化工分离工程》、《化学反应工程》、《化工过程分析与合成》、《化工安全与环保》等课程；在大四上学期开设《化工设计》和《化工过程课程设计》课程；在大四下学期开设《毕业设计》。其中，《化工设计》课程进行化工设计程序、化工设备选型和计算、车间设计、非工艺专业设计、工程经济学和施工图设计等内容的教学，侧重于与化工设计相关的理论知识的串联与综合。而《化工过程课程设计》和《毕业设计》，则更为强调实践性，学生将综合运用学到的知识，利用计算机软件完成一个具体的、完整的化工设计任务。
二、改善课堂教学形式，加强教师和学生的交流及学生之间的交流
传统的课堂教学通常采用“教师讲、学生听”这种模式，学生缺乏学习的积极主动性，不利于学生终身学习能力、社会适应能力和创新能力的培养和提高。我校在《化工设计》课程教学过程中，根据教学进度，在可行性研究和工艺路线选择等环节，拟定若干个不同的题目，学生5人为一组，选择一个题目并围绕各主题进行资料查找、分析与讨论。工作完成后，各小组通过PPT展示介绍本组的设计工作，其他同学积极参加讨论，分析该工艺过程的优缺点并提出改进意见，最后由任课教师进行总结。通过这种教学形式，较大程度地提高了学生的主观能动性，增强了学生分析问题和解决问题的能力，学生的工程实践能力和团结协作能力也得到了锻炼和提高。
三、强化计算机在化工设计中的应用
当前，计算机在化工设计中已成为一种不可或缺的基本工具。在化工设计过程中，工艺过程的设计、设备的设计计算、3D工厂设计、工艺流程图的绘制均离不开计算机。我校在《计算机在化工中的应用》课程中重点介绍运用AutoCAD软件进行工艺流程图的设计、运用Excel软件进行化工过程的物料衡算和能量衡算、运用ASPEN Plus进行流程模拟。而利用CADWorx软件进行3D工厂设计则是在参加全国化工设计大赛以及《化工过程课程设计》中得到实际应用。
四、加强化工设计实践训练，理论联系实际
为了提高学生的化工设计实践能力，我校主要采取了以下三点措施：（1）在《化工设计》理论课36学时完成后，新增《化工过程课程设计》课程，让学生学会运用先进的设计软件进行化工设计，完成一个完整的化工设计任务，为毕业后从事工程设计打下良好的基础。（2）在实践教学环节中，为了提高化学工程与工艺专业实习教学质量，我校于2015年底购置了“氧化降解壳聚糖制备壳寡糖综合生产线”实训系统。通过现实的设备和车间的展示，学生对课本中学到的理论知识和工艺流程加深了理解，工程意识也得到了进一步提高。此外，我校与福建福维股份有限公司、福建?合石化有限公司等大中型化工企业签订了实习协议，除带领学生进厂实习外，还邀请了企业高级工程师进行化工设计专题讲座。（3）积极组织学生参加全国大学生化工设计竞赛。学院以化工设计大赛为契机，成立了丁达尔化工设计训练营，专门为训练营建立了设计工作室，并配备了高配置的电脑，购买了Aspen和CADWorx正版软件。通过这些举措，为学生提高工程设计能力、展示才能提供了舞台，同时也有利于加强师生间以及高、低年级学生间的学习交流。近三年来，我校共获得化工设计大赛全国一等奖1次，全国二等奖3次，全国三等奖1次，华南赛区特等奖2次。
工程教育?R等现さ目?展对化学工程与工艺专业的发展是机遇，也是挑战，也是全面提升化学工程与工艺专业工程教育水平的一次契机。只有深切领会工程认证理念，优化课程体系、提升教学方法、强化实践训练，才能使我国的化学工程与工艺专业教育真正与世界工程教育接轨。
关键词：计算流体力学；化学工程；应用
Abstract: in the chemical research and development of the field, play an important role in computational fluid dynamics, this paper mainly introduces the basic principles of computational fluid dynamics, and the application of computational fluid dynamics in the field of chemical engineering, application mainly through the introduction of computational fluid dynamics in the stirred tank, heat exchanger, distillation, thin film evaporator burning, etc., to reflect the fluid mechanics made in chemical engineering contribution.
Keywords: computational fluid mechanics; chemical engineering; application
中图分类号：TQ021.1 文献标识码：A
1 计算流体力学概述
作为流体力学的一个分支，计算流体力学主要负责，在固定的几何形状空间内，求解流体的动量方程、热量方程、质量方程以及其它的一些相关方程，然后通过进行计算机模拟，得到在特定条件下流体的有关数据。计算流体力学主要根据动量、能量、质量守恒方程，通过数值计算方法来求解出流动主控方程，并最终得到各种流动现象的规律。
计算流体力学主要包括3种计算方法：差分法、有限元法以及有限体积法。这是一个涉及到多个领域的学科，它不仅包括计算机科学、流体力学等专业学科，还有计算几何学、数值分析以及偏微分方程等数学理论知识。通过计算流体力学进行模拟，主要是为了作出预测和获得信息，来更好的控制流体流动。理论的预测主要来自于数学模型结果，并不是来源于实际的物理模型结果。
起初，计算流体力学主要用在航天事业、核工业以及汽车制造业上，解决一些涉及空气动力学方面的流体力学问题。计算流体力学的计算与实验研究相比，不仅成本低、速度快，还可以模拟真实、理想条件，所以，在各种流体现象的研究过程中，计算流体力学成为对各种流动系统和流动过程，进行设计、操作和研究的有利工具。
在上个世纪60年代末期，在流体力学各相关行业中，计算流体力学已经得到了广泛应用，直到上世纪90年代后期，才开始对于化学工程的模拟计算，现在化工领域中，计算流体力学已经成为流体流动和传质的重要研究工具。
在各种化工装置中，计算流体力学都可以进行模拟、分析、预测，比如说，可以在流体流动过程中，对于其中的传质、传热进行预测，比如在蒸馏塔中进行的两相传质流动状态的模拟，在模拟加热器里进行的传热效果的模拟；在搅拌槽混合设备可以进行模拟设计、放大；可以对化学反应及反应速率进行描述分析，并在反应器中进行模拟，比如可以在燃烧反应器、生化反应器，可以进行反应速率的模拟；另外，还可以进行一些设备的分离、过滤、干燥方面的模拟，以及一些装置内流体流动的模拟。
2 计算流体力学在化学工程中的应用
2.1 计算流体力学在搅拌槽中的应用
由于搅拌槽内部流动比较复杂，现在，搅拌混合仍然还没有形成完善的理论体系，在对一些混合设备，比如搅拌槽等，进行放大设计的时候，往往经验成分要多于理论计算。在实际的工业体系中，尤其是快速反应体系，还有高黏度非牛顿物系，不同程度的非均匀性存在于工业规模的反应器中，而且，不均匀性的严重性是随着规模的增大而增大的。所以，目前经验放大设计的可靠性，正在迎来前所未有的挑战，这就更有必要需要，更深入的对搅拌槽的内部流场展开研究。
最初，Harvey等对搅拌槽内的流场，利用计算机进行二维模拟，这些年来，通过采用计算流体力学的方法，对搅拌槽内的流场进行研究的技术，取得了较快的发展，这种方法在节省大量研究经费的同时，也可以获得实验所不能得到的数据。之后，Sun等针对搅拌槽气液两相流动，利用计算流体力学的湍流模型进行了三维模拟，实验结果显示，计算流体力学能很好地对搅拌器上部气体分布进行预测，对搅拌器底部区域的模拟却没有取得较好的效果。后来，Javed等也通过计算流体力学软件Fluent，对Rushton型涡轮搅拌槽湍流，作了与时间相关的三维数值预测，和实验结果比较显示，搅拌叶轮上下平均速域，两项结果一致，但在湍动能的结果上，计算值和实验结果还是存在一定差异的。
之后，又进行了许多类似的实验，实验证明，通过计算流体力学与数字粒子图像测速仪相结合，有益于更深入地对搅拌装置进行研究。通过数字粒子图像测速仪的测量数据，可以对计算流体力学的计算结果进行验证，另外，数字粒子图像测速仪的测定点速度，也可以作为计算流体力学的边界条件。除此之外，多普勒激光测速仪也可以与计算流体力学相结合，用于研究搅拌。
2.2 计算流体力学在换热器中的应用
在化学工程中，换热设备应用比较广泛，它可以详细、准确地对壳程的流动、传热特性做出预测，这不仅有助于设计经济和可靠的换热器，还有助于对现有管壳式换热器的性能做出评价，在工业的应用过程中起着十分重要的作用。
管壳式换热器不仅具有比较复杂的几何结构，而且流动、传热的影响因素也比较多，通过计算流体力学，利用计算机对换热器壳侧流场进行模拟，这就有助于对壳侧瞬态的温度场、速度场加以了解，这是其它方法所难以掌握的，这就方便了对换热器的机理分析以及结构优化。
其中，一些国外专家针对换热器内，流体流动的计算流体力学模拟展开过一些研究。熊智强等专家，针对换热器弓形折流板流场，利用该技术进行了数值模拟，研究结果表明，在弓形折流板的背面，存在着流动死区，导致一些区域的流速偏低，通过在弓形折流板上开孔，计算流体力学计算结果显示，其传热效率有了明显的提高，壳侧压降有了明显降低。
一般来说，管壳式换热器中流体流动为湍流，与此同时，在实际的应用过程中，管壳式换热器中管的数量又比较多，这就给计算增加了难度。现在，针对于管壳式换热器壳程流动的研究，主要采用的还是二维、三维单相研究方法，另外，三维两相还有多相的计算流体力学模拟应用的还是比较少的。
2.3 计算流体力学在其他方面的应用
在其它的一些化工领域中，计算流体力学的应用也是比较广泛的。比如说，在精馏塔中的应用，在薄膜蒸发器中的应用，在燃烧反应器中的应用，在生化反应器中的应用，如下进行简要概述。
在精馏塔气液两相流动、传质的研究过程中，计算流体力学是其中的一项重要工具，通过进行计算流体力学模拟，可以微观的检测到塔内气液两相流动状况。当然，在模拟精馏塔内流体流动上，计算流体力学模拟也存在一些不足，比如说，在规整填料塔内流体流动的模拟上，模拟结果与实验值还是存在一定偏差的。这主要因为数学模型还不够精确，这就要求无论在流体力学的理论分析上，还是实验研究，都需要进一步加强。
通过计算流体力学的应用，对薄膜蒸发器内各种场分布实现成功预测，这就在薄膜蒸发器内，进一步满足了对液膜流动、传热、传质机理的研究。但是由于在薄膜蒸发器内，蒸发过程比较复杂，无论国内还是国外，基于计算流体力学技术，针对薄膜蒸发器流体流动特性所展开的研究还是比较少的。
在各种燃烧系统中，计算流体力学的应用也是比较广泛的。通过计算流体力学，在燃烧过程中，可以对各种状态参数进行模拟，对燃烧器的燃烧过程加深理解，这不仅可以实现对燃烧反应器的优化，还可以相应的控制污染物排放量。
另外，在生化反应器模拟研究的过程中，计算流体力学也是一个重要的手段。生物反应器包括搅拌式生化反应器、气升式环流反应器等，通过对计算流体力学技术的应用，不但可以获取速度场、温度场、浓度场等方面的详细信息，还有助于对生化反应器优化、设计、放大等方面的研究。
但是，目前计算流体力学技术仍然不是很成熟，比如说，一些复杂物理、湍流、反应等现象，还不太容易找到合适的模型，在许多问题的应用上，数学模型也不够精确。这就需要工作人员要针对研究对象，做出合理的选择。即便如此，在化工过程研究中，计算流体力学技术已经成为不可缺少的工具，相信随着科学技术的发展，在化工领域中，计算流体力学技术将会得到更广泛的应用。
参考文献
[1] 张少华.化学链燃烧系统设计与计算流体力学模拟.华中科技大学硕士学位论文.2011(07).
[2] 成娟.计算流体力学中的高精度数值方法回顾[A].计算物理.2009(09).
1环境工程与化学工程复合型人才的培养方式
目前许多院校广泛采用主辅修方式培养复合型人才，即学生在完成主修专业课程的基础上，再辅修第二专业的课程。辅修课程的上课时间经常与主修课程的上课时间相冲突，或者辅修课程的上课时间统一被安排在周末或晚上，这给辅修课程的学习带来不便。环境工程与化学工程复合型人才的培养可采用特色班级方式培养，即在招生时就用固定班集体招生、统一培养。这种培养方式便于课程体系的学习，尤其是便于实践课程的教学与管理。湖南城市学院化学与环境工程学院同时拥有化学工程和环境工程两个专业，这使得该学院在环境工程与化学工程复合型人才的招生、教学与管理有独特的资源优势。
2环境工程与化学工程复合型人才培养的课程体系
在课程体系设计上，不能简单地将环境工程专业与化学工程专业的课程“拼盘”。根据环境工程与化学工程复合型人才培养的特点和要求，我们在请教专家、调查学生的基础上对环境工程专业、化学工程专业的相关课程进行了有机整合，形成了培养环境工程与化学工程复合型人才的课程体系，该课程体系由5个课程模块组成。公共基础和素质课程模块。该课程模块包括中国近现代史纲要、思想道德修养与法律基础、基本原理、思想和中国特色社会主义理论体系概论、大学生心理健康教育、军事训练、大学体育、大学英语、计算机基础、大学语文。专业基础课程模块。该课程模块包括高等数学、工程制图及CAD、无机化学及实验、有机化学及实验、分析化学及实验、仪器分析及实验、物理化学及实验、化工原理及实验、波谱分析。专业核心课程模块。该课程模块包括环境化学、管网工程、环境微生物学及实验、环境生态学、环境监测及实验、水污染控制工程及实验、大气污染控制工程及实验、固体废物处理工程及实验、噪声污染控制工程、环境影响评价。特色课程模块。该课程模块包括化工环境保护、化工污染控制工程、化工污染控制设备、绿色氧化技术、突发性化工环境污染事故的预防与处置等课程。实践教学课程模块。该课程模块包括环境工程仿真实验、工程设计、工程实验设计与数据处理、PIDCAD工艺流程制图、认识实习、生产实习、毕业论文(设计)。该课程体系在保留环境工程专业的核心课程基础上，《无机化学》、《有机化学》、《分析化学》、《物理化学》、《仪器分析》、《化工原理》、《波谱分析》等专业基础课程内容和学时与化学工程专业一致，在课程设置上体现出环境工程专业与化学工程专业课程的复合；特色课程模块和实践教学课程模块体现出环境工程专业与化学工程专业课程的融合。
3环境工程与化学工程复合型人才培养的教学方法
对于环境工程与化学工程复合型人才，要求综合培养学生环境工程、化学工程两专业的知识和能力，达到综合培养的目标，这就要求其相应的教学不能采用灌输性的教学风格，而应采用渗透式教学、融合式教学、案例式教学和研究性教学等。(1)渗透式教学是指在上述专业基础课程模块中渗透环境工程专业知识的教学，在上述专业核心课程模块渗透化学工程专业知识的教学。例如，《物理化学实验》中动力学实验可以让学生动手做“Fenton试剂降解除草剂2,4-D反应速率常数和活化能的测定”。(2)融合式教学是指在上述特色课程模块和实践教学课程模块中将环境工程和化学工程中的知识、原理、技能融成一体进行教学。例如，《化工污染控制工程》中教师可结合工程实践进行“流化床化学反应器处理农药厂废水”的专题教学，将流化床工艺设计参数、原理、废水排放标准等融合在一起进行教学。(3)案例式教学就是指在环境工程与化学工程复合型人才培养的教学过程中结合教学内容运用工程中的实际案例进行教学。例如，《水污染控制工程》中教师可结合工程实践进行“电镀厂含铬废水的深度处理”的案例教学。(4)研究型教学是指在环境工程与化学工程复合型人才培养的教学过程中教师结合教学内容，通过创设学习情境，促进、支持和指导学生完成研究型学习活动，来综合培养学生能力与素质的一种教学方法。例如，在“Fenton试剂降解除草剂2,4-D反应速率常数和活化能的测定”实验中，教师可引导学生自己查阅文献资料，引导学生思考如何测定溶液中2,4-D的浓度？如何用计算机软件绘制2,4-D浓度的标准曲线？让学生自己确定实验中所需要的仪器和使用的方法，引导学生思考FeSO4和H2O2使用量对2,4-D降解速率的影响，如何求算该降解过程中的速率常数K和表观活化能Ea？
4环境工程与化学工程复合型人才培养的师资队伍建设
良好的师资队伍是实施环境工程与化学工程复合型人才培养的关键。要培养环境工程与化学工程复合型人才，首先必须有环境工程与化学工程复合型的师资。笔者认为，要改变目前环境工程与化学工程复合型的师资匮乏问题，可从如下几个方面加强环境工程与化学工程复合型人才培养的师资队伍建设。(1)引进、培养具有环境工程和化学工程双专业学位的高水平的博士或硕士，他们在学士、硕士或博士学位教育期间接受过环境工程、化学工程的专业教育，具备环境工程和化学工程复合的知识结构和科研素养，是环境工程与化学工程复合型人才培养的理想师资队伍。(2)教师交叉自学和资格认证。在学院内部要求有环境工程专业学位的教师参加化学工程的本科理论与实践教育，要求有化学工程专业学位的教师参加环境工程的本科理论与实践教育，教育期满后进行考试认证，达到认证资格的教师才能评聘为环境工程与化学工程复合型人才培养的师资。(3)聘请企业有工程实践经验，且有良好师范素养的工程师参与环境工程与化学工程复合型人才培养的教学和科研工作。
5学生自主学习是环境工程与化学工程复合型人才培养的重要手段
现代环境工程和化学工程日新月异，要培养环境工程与化学工程复合型人才，单靠教师的培养显然是不够的，必须充分调动学生自主学习的积极性。高等院校拥有丰富的中文、英文文献资料数据库，有丰富网络平台资源；高等院校图书馆拥有大量的纸质版和电子版书籍、期刊和报纸；高等院校实验室拥有大型的现代化仪器等。这些资源为学生的自主学习提供了良好的物质保障。教师在环境工程与化学工程复合型人才培养的教学中，以问题、专题为核心，引导学生自主学习、相互交流，从而优化学生的知识结构和能力结构。例如，教师可引导学生查阅相关网站，自主学习“离子交换树脂”专题，要求学生掌握离子交换树脂的分类、命名、合成、性能、工作原理、再生方法及在污水处理中的应用等，并要求学生要充分利用学校网络资源，构建自身交流的QQ群，进而广泛、深入、持续地交流。总之，在今后环境工程与化学工程复合型人才培养的研究与实践中，我们还需要不断地努力探索与实践，逐步形成科学、系统的环境工程与化学工程复合型人才培养体系，为环境工程与化学工程复合型人才培养提供启示和建议。
作者：孟秋冬肖谷清胡拥军单位：湖南城市学院图书馆湖南城市学院化学与环境工程学院
1、整体优化教学内容，避免交叉性内容的重复
笔者多年来一直从事化学工程与工艺专业课的教学工作，在教学过程中一方面发现学生不能很好地将前期学过的内容运用于后续课程中；但在另一方面，由于各门课程是相互紧密联系的，有时又会出现课程内容的重复。如相平衡热力学方面的知识，在化工热力学中已有涉及，在分离工程中就不必再大篇幅地进行介绍。正是由于各门课程之间有千丝万缕的联系，各门课程的教学内容要进行合理安排，如果在教学安排上不注重教学内容的安排，只是简单重复，势必引起学生厌倦或厌学。为合理组织教学内容，理顺关系，优化课程设置，避免教学内容的简单重复，同时又不能遗漏某些章节，在制定教学大纲时，将核心课程群的课程作为一个整体来优化课程设置，改革教学内容。即在制定教学大纲时，核心课程群教学内容的安排，尤其是对于交叉性内容，不同的具体课程，其目标应各有侧重，并据此安排教学内容和课时。在化工热力学的教学过程中，适当删减与物理化学重复的内容。在相平衡常数计算过程中，该计算过程涉及真实气体的状态方程，若在化工热力学中已经作了较深入的讨论，在分离工程中，采用拿来主义即可。在单级相平衡过程所涉及的泡、露点及闪蒸过程的计算，分离工程和化工热力学这两门课程应该互为补充。除此之外，加大课程群的整合力度，将相关的内容整合在某一门课程里，如化工分离工程中的分离顺序和分离过程选择等内容移到化工工艺学课程里结合具体工艺流程进行分析。在各门课程互通有无的基础上，对于交叉性内容，核心课程群的后续课程就比较容易把握重心和尺度了，只需适度地引导学生加以巩固和复习，重在运用和扩展。对于学生来说，适当地固和复习交叉性内容，对于学生有很积极的作用，一是能有效地将相关课程结合起来，二是使他们意识到已经握了相关的基础知识，比较容易克服畏难和厌学情绪，从而能较快地接受新知识。这样不仅避免了简单的重复，节省了学时，同时还激发了学生的学习兴趣，提高了学习效果。
2、采用计算机辅助教学
随着计算机的日益普及，计算机正成为人类除书本外获取知识和信息的另一主要途径。计算机在解决工程问题中的应用得到广泛重视，计算机已逐渐成为一种重要的辅助教学工具[3]。为了适应化工科技发展的要求，将化学、化工知识与计算机技术紧密地结合起来十分必要。尤其是在化工热力学和分离工程中，化工热力学以热力学第一和第二定律为基础，对化工分离过程和化学反应器所需的相平衡、化学反应平衡数据、参数、平衡时的状态进行热力学分析和计算。所涉及的计算问题较为复杂，计算工作量大，且待解变量之间的关系往往是非线性或不能用函数形式表达[4]。分离工程的主要内容是分离过程开发和设计中遇到的工程问题，主要阐述精馏、吸收、萃取等单元操作的分离流程和设计计算，分离对象通常为二元以上的物系，计算量大而复杂[5]。一方面手工计算很难完成实际的计算过程；另一方面，繁琐而枯燥的计算容易出错，往往会扼杀学生的学习兴趣。在这两门课程中采用计算机编程可以快速准确地解决曲线拟合、数值积分和方程求解等，可以节省计算时间，提高工艺设计计算的准确度，从而大大提高学生的计算机应用水平和工程计算能力。在化工专业实验中增设计算机数据采集实验、计算机过程控制实验和计算机仿真实验的教学内容。运用新技术，引入化工流程实验和设计型实验，将仿真操作与小型化工实验装置结合，使学生不进工厂就能了解化工生产的装置和操作过程，这种将传统的在实验室内进行的实验和计算机仿真实验系统协调地结合，不但扩展了实验内容、节省了实验时间，巩固了所学知识，而且对提高学生创造性和动手能力都是十分有利的[6]。
3、紧跟学科发展前沿，及时更新和补充教学内容
随着创新时代的到来，人类社会的方方面面都在发生着深刻的变化，毫无疑问，化工行业也进入到了一个创新发展的时代。而要实现与适应这种创新，非常重要的一个方面就是学生在课堂上所学的知识不能与之脱节，因而在课堂教学中要关注当前学科发展中所面临的一些热点和难点问题。针对化工科技的最新发展，在课堂教学中不断剔除陈旧的理论，充实新的理论和知识，增加一些能反映现代科学技术发展的前沿内容。例如，随着超临界流体萃取、膜分离等新型分离技术的发展，在化工分离工程中增加这方面的知识；随着新产品、新工艺、新技术和新设备的涌现，在化工工艺学教学过程中不断补充与课程相关的最新化工生产技术和科研成果。及时更新和补充专业课的教学内容要，不仅拉近了教学与学科前沿的距离，还促进了学生对新知识和新技术的认知，拓宽了学生知识面，培养能够适应化工企业的发展和社会需求的化工人才。
4、与科研相结合，以专业实验为载体，促进专业理论知识的学习
专业实验教学内容的改革是本课程群建设的重要内容。我校化学工程与工艺专业实验一直独立设课，内容上偏重有机合成，与核心课程群教学内容关联不够紧密，不能行之有效地检验和运用课程群的知识。为此，在实验内容的精选和安排上，力求注意实验的典型性、系统性以及课程群中各门课程的结合，充分考虑工程学与工艺学实验的平衡，在内容上力求具备典型性、先进性及综合性。专业实验改革的重点是完善综合型实验，力争使核心课程群的内容在专业实验中都得以反映。结合化学工程与工艺专业任课教师的科研方向、科研与教学成果，从教师的科研中选取一部分较成熟的内容对现已开设的专业实验进行改进和完善。使学生对本学科的发展前沿有所了解，有效培养学生学习新知识的兴趣，培养创造力和探索精神。例如苯甲醚的溴化反应，同时有对位和邻位产物生成，由于这两个化合物结构相似、沸点相近，采用普通分离手段如精馏较难实现分离，因此可采用化工分离工程中所涉及的特殊精馏的方法进行分离。除了对产物进行分析外，还可以让学生利用化学反应工程和化工热力学所学的知识对这个反应过程进行热力学和动力学方面的分析，为分离过程和反应过程提供相平衡、反应平衡数据，为优化合成工艺提供理论基础。通过设计这样一个专业实验，将化工热力学、化工分离工程、化学反应工程、化工工艺学等专业课和专业实验有机地结合起来。真正做到理论学习与专业实验相辅相成，充分发挥专业实验在理论学习和实践学习中的重要作用。通过实验帮助学生对所学的专业知识进行系统地梳理，促进对专业理论知识的理解和掌握。
5、注重培养和提高教师的业务素质
教师是教学实践和教学改革的组织者和实施者，教师队伍质量如何，对课程建设影响极大。要培养高质量的人才，必须要有一支业务精湛、研究能力强的师资队伍。这是教学改革的关键，也是提高教学质量的保证。为此，要积极鼓励和支持教师进修和深造，提高教师的理论业务素质。化学工程与工艺是一个工科专业，着重培养学生的工程意识[7]，而学生在四年学习过程中只有生产实习和毕业实习这两个环节可以真正感受到工程氛围，仅依靠实习培养工程意识是远远不够的。定期组织教师到厂矿企业学习、参观及参加合作研究尤为重要。近几年，我校专业课教师一直轮换参与实习教学，通常由两个教师具体负责实习教学，其他教师则在实习期间，集中到学生所在实习工厂参观，不断增强专业课教师的工程知识。毫无疑问，这有利于任课教师在反应工程、分离工程、化工工艺学等专业课的课堂教学中，将理论教学和实际生产过程结合起来，缩短由理论知识到工程实践的距离，从而加强学生的“工程”意识，培养学生的“工程”观点。
1.1多尺度问题
由于酒精发酵过程是一个综合了微生物学、生物化学以及化学工程学的复杂过程，因此模拟计算该过程不能仅仅单一采用传统的生物学方法或化学工程的方法，而应对生物反应器中多尺度问题作综合考虑。“多尺度”理论的提出和研究最早出现在化学工程学科领域，该理论认为以“单元操作”和“过程传递”为标志的传统方法已经不能满足这一需求。研究流动、传递、分相和反应多尺度行为和同一尺度下这些现象共存的规律，是当前化学工程定量化的趋势。对生物反应器的研究表明，细胞代谢物质流与生物反应器物料流变化的相关性是研究生物反应器中多尺度关联问题的有效方法，从关系特征中区分不同层次的问题，才能有效实现发酵过程的优化[2]。当然在这些层次中，工程中最感兴趣的还是化学工程这一层面。在化学工程学角度看来，酒精发酵罐可以看做是反应器，理论上计算反应器的模型应可以适用于酒精发酵罐。
1.2动力学与放大
乙醇发酵过程前沿课题主要集中在液化、糖化和发酵过程节能降耗，包括：耐受高温、高糖浓度、高乙醇浓度的能力以及酵母高效发酵过程的基础研究；液化酶、糖化酶的作用机制及实际物系的动力学研究；同步糖化发酵工艺实际物系的代谢调控机制与酵母发酵动力学等方面的研究[3]。从化学工程角度看，上述问题涵盖发酵生物反应动力学及传递特性两个方面，动力学方程是发酵过程放大的理论基础。发酵动力学包括两个层次：一是本征动力学，它是指没有传递等工程因素影响时，发酵生物反应固有的速率；二是宏观动力学，它是指在反应器内所观测到的总反应速率及其影响因素，这些影响因素包括反应器的形式和结构、操作方式、物料的流动与混合、传质与传热等。对酶催化反应，最早和最广泛使用的生物相集总模型是Michaels-Menten方程，微生物生长和反应的模型是Monod方程，表示底物或产物抑制作用的方式也很多。结构模型最早是由Dean和Hinshelwood的提出的。他们把微生物细胞区分为两种不同的结构，具有独立的反应网络，用不同的动力学方程表示。Rankrishna把活性生物质分为两类，分别描述这两类生物质的动力学特性。但至目前，生化反应本征动力学的研究还处在发展阶段。由于生化反应常经历许多中间反应，要弄清整个反应历程和各中间反应的机理比较困难的，许多现象尚未完全弄清。德国GBF用系统工程方法对一些重要的工业生物过程进行了定量生理学、代谢工程、不同规模生物反应器波动环境条件的细胞动力学及动态特性研究，以图进行工业生物反应器的优化与放大，取得一系列重要成果。Ghaly等[4]建立了基于奶酪乳清连续发酵的动力学模型，结果表明，模型预测的细胞浓度和乙醇浓度十分准确。Birol等[5]研究了SaccharomycescerevisiaeATCC9763酵母间歇发酵的特征，并将实验结果用11种模型进行关联，比较表明Monod和Hinshelwood两种模型的关联结果较好。Li[6]研究了Zymomonasmobilis发酵时乙醇的抑制作用，并提出了3个关于乙醇抑制作用的模型。Shen等[7]研究了纤维素发酵生产乙醇的半糖化发酵动力学模型。从文献报道中看，关于发酵底物、细胞生长动力学的研究较多，乙醇产物动力学较少；同步糖化发酵工艺的研究较多，但发酵过程尤其是同步糖化发酵技术背后的物理、生物、化学机制及工程策略报道很少，该问题是生物学和化学工程的结合点，而该方面的研究将为优化设计控制提供强有力的理论依据和技术支撑。对于连续酒精发酵，情况要比间歇发酵复杂。因为要模拟计算连续酒精发酵过程，不仅要考虑酒精发酵过程中的生物化学反应特征，还要关注酒精发酵罐内的流动情况，即停留时间分布问题。在大多数情况下，只要体系的物性、流场、流态与在实际操作（热态）时比较接近，往往可以用冷模的实验方法模拟在热态下的流体力学状态，这对大设备的放大规律的研究是很有帮助的。因此，采用大型冷模研究在过程设备中流体的流体力学特性并与用小型热模所进行的动力学研究相结合，是研究发酵设备放大规律的一种有效方法[8]。生物反应工程的研究、开发与放大，目前仍然是以经验方法为主。随着科学技术的发展，用数学模型法对生物反应工程有关内容进行的研究也必将会有大的进展。
1.3发酵罐内多场分布
多场分布包括温度分布、浓度分布和速度分布。发酵生物反应器中的物理因素——传递特性将影响到反应器内基质和产物的浓度分布及温度分布，进而影响到反应器内某一组分的反应速率。例如氧在发酵液中的传质速率、固定化酶颗粒及菌丝团和菌体絮状物内反应组分的扩散传质，这些传质对反应结果都会产生影响，甚至成了反应的控制步骤，并将影响反应器的设计和放大。因此传递特性的研究是不可忽视的问题，研究发酵罐内的传热、传质及传动将是化学工程领域的一项重要任务，同时也为更好地控制发酵过程提供了理论依据。国内外许多学者在这方面开展了研究并已取得许多成果[9-13]。英国伯明翰大学Nienow采用用激光测速仪研究生物反应器中的流场，用计算机图形分析研究菌体形态与发酵液流变学、操作条件等因素；用流动跟踪法测试液相循环时间分布；用规模缩小法考察pH值、溶氧梯度对代谢过程的影响。Hristov等[14]、Zahradnik等[15]、Lee等[16]使用CFD模拟研究了生化反应器的混合、传质和反应情况，并建立了三维区域网络模型。相关传递特性的实验及模拟研究已取得一定进展，为发酵罐优化设计，工程放大提供了一定的基础数据积累与技术支撑。Xia等[17]使用CFD模拟了多搅拌器发酵罐内的速度分布。结果表明，不同的搅拌器会产生不同的速度场。质量传递结果表明，相同搅拌器的不同组合也会产生不同的质量传递系数。Lian等[18]使用CFD模拟了发酵罐内的热量传递，通过求解热量传递方程得出了发酵罐内的温度分布。CFD模型在模拟反应器内的温度、浓度和速度分布上是一种十分重要的方法，应该引起足够的重视。
2乙醇纯化过程中的化学工程问题
采用发酵的方法生产乙醇，在获得乙醇的同时不可避免地会生成水。要获得乙醇势必要对乙醇和水进行分离，从原理上讲分离乙醇和水的方法有精馏、萃取精馏、加盐萃取精馏、共沸精馏、吸附、渗透汽化膜分离等多种方法。然而发酵液中乙醇质量分数一般为5%～12%，而燃料乙醇产品的纯度却要在99%以上，因而从发酵液中分离出乙醇所耗费的能量占总能量的绝大部分。又由于乙醇易与水形成共沸物，使用普通精馏无法获得无水乙醇。所以从发酵液中分离乙醇-水混合液一般分两步：先用普通精馏方法得到质量分数为92.4%的乙醇，再用共沸精馏、萃取精馏、液液萃取、吸附或其它方法得到无水乙醇。精馏作为具有技术成熟度和应用成熟度较高的分离方法是分离乙醇-水溶液最早也是最普遍的方法。但由于溶液较高的蒸发热，精馏在操作过程中需要很高的能耗；并且随着原料中乙醇浓度的提高，精馏塔中回流比必须相应地提高，进一步提高了成本。文献报道主要有3种方法替代精馏法生产乙醇[19]：萃取法、超临界流体法和渗透蒸发膜分离法。Egan等使用多种溶剂从10%含量乙醇的水溶液中萃取乙醇，发现把乙醇含量浓缩至95%需耗能23.55kJ/L，但其所使用溶剂大多具有毒性容易造成环境污染。Brunner等利用超临界二氧化碳和乙烷作溶剂分离乙醇-水溶液，由于乙醇在气相相对较低的溶解性，超临界流体法被认为是一种较好的方法。Shah等[20]在多种条件下研究了NaA-沸石膜蒸发分离乙醇-水，120℃下可生产530L/h浓度高于99.8%的乙醇。Morigami等[21]指出了NaA-沸石膜对水表现出很高的选择透过性和渗透通量。由此可见，这部分的工艺几乎等同于化学工程的分离工艺技术，而这些化工分离工程技术趋于成熟，因而可完全加以应用。传统的分离经历了几十年的研究和发展，技术上已经比较成熟，但并不意味着它们不再发展，无论在理论上、设备的结构和效率上，仍在不断有所创新，目前呈现出分离与反应过程耦合（增加化学作用对分离过程的影响）、分离过程的集成以及多场耦合等趋势。王华军等[22]提出了一种新的乙醇除水技术路线，采用了反应+精馏同时进行的方式除去乙醇-水共沸物中的水。目前燃料乙醇工业中乙醇纯化过程一般采用多塔精馏，而向乙醇-水体系加入另一组分以增大原有体系的分离因子的萃取精馏分离方法也被采用。近年来研究工作呈现出采用复合溶剂特别是加盐萃取精馏获得无水乙醇的报道，加盐萃取精馏利用的是盐效应。加入盐溶液，可以使乙醇对水的相对挥发度大大提高，恒沸点消失，可以在较小回流比下较容易获取无水乙醇。Cook等[23]在泡罩塔中研究了加入乙酸钾萃取精馏乙醇-水共沸物的过程，结果表明加入少量的乙酸钾即可消除共沸点。他们还比较了加盐萃取精馏和传统的萃取精馏的优缺点，得出加盐萃取精馏应用于乙醇-水系统更高效。Barba等[24]从能耗的角度比较了加入CaCl2的加盐萃取精馏过程与使用苯、戊烷、二乙酯的共沸精馏过程和使用乙二醇和汽油的萃取精馏过程，结果表明以CaCl2为盐的加盐萃取精馏过程优于其它技术。从降低能耗角度而言，加盐萃取精馏更适用于从发酵液中制得无水乙醇；与只用乙二醇的萃取精馏相比，溶剂比减少了75%～80%，塔板数大幅度减少，能耗显著下降，然而加盐萃取精馏中盐的加入，不可避免导致对设备的腐蚀，盐有时会从溶剂中析出，使管道堵塞，这都是目前亟待解决的问题。离子液体萃取精馏、超枝聚合物萃取精馏是新颖的分离乙醇-水混合物的方法，有较高的分离能力。膜蒸发分离乙醇-水混合物也取得了较好的进展。膜蒸发技术是基于溶液扩散机理，其驱动力是膜两侧的化学势梯度。采用膜蒸发可比传统方法节能1/2～2/3，且可避免产品和环境受污染，具有明显的技术经济优势。采用吸附脱水分离乙醇-水共沸物也是研究热点，无机吸附剂如分子筛、氯化锂、硅胶已成功应用于发酵乙醇工业[25-27]。然而对吸附床的流场特性及放大规律认识还不是很清楚，这方面仍需要进一步研究。生物吸附剂，如谷粒、淀粉和纤维素以其良好的吸附性能、高的乙醇收率，引起人们的关注。Ladisch等[28]率先研究了使用生物吸附剂进行乙醇脱水研究，结果表明淀粉和纤维素可选择性的吸附水蒸气，可得到高于质量分数为99.5%的乙醇。Hu等[29]通过实验研究了使用玉米粉作为固定床吸附剂打破乙醇-水的共沸点，然后再经流化床重生。Hu的研究结果表明，影响吸附量的因素包括蒸汽流过固定床表面的速度、床层温度、玉米粉的粒径分布，玉米粉对水的吸附能力为0.14～0.025g水/g吸附剂。从目前研究来看，在燃料乙醇生产中对采用单一操作过程研究的较多。如单独研究吸附脱水分离乙醇-水共沸物；单独采用渗透蒸发分离乙醇-水；单独采用萃取精馏法分离乙醇-水混合物等。然而对这些分离技术的综合运用，研究单元操作的组合优化报道很少。具体来说，对于从发酵液到成品酒精采用何种单元操作以及单元操作如何组合、分析不同组合的能耗及分离效果等都是目前学术界关注的课题。通过实验研究这些单元操作组合以及流程优化，显然耗时耗力，得不偿失；然而采用计算机仿真，运用流程仿真软件研究工程放大，模拟并研究实际物系在不同单元操作组合下的规律和经济效益具有较大优势。计算机仿真将成为研究流程优化的重要手段和必然趋势。乙醇纯化过程中，各种单元操作的模拟，其分离过程的耦合可以采用商品化的流程模拟软件（如AspenPlus，ProⅡ等）。然而这些商品化模拟软件在进行过程设计时，一般采用“二步法”[30]。而采用该种方法设计操作困难，耗时耗力，各种单元操作方式通常依靠经验决定，不属于真正意义上的过程合成或集成[31]。在乙醇的纯化中，工程模拟的重点在于根据指定条件对各种单元操作和分离流程耦合筛选。这就要涉及到人工智能方面的理论，无疑当采用专家系统后，计算机本身就是一个经验丰富的工程师，它能够根据人设定的要求（目标函数），自动选择合适的流程组合，而不在需要工程师去依靠经验来选择流程、确定工艺了。这方面的研究对于进一步优化乙醇分离无疑是十分有利的，具有重要意义。
3生物发酵反应与分离过程耦合
现有燃料乙醇工艺的基础研究包括生产过程放大和流程创新、研究生物反应与分离过程的耦合、探索新的短流程工艺[3]。由于发酵反应和分离过程耦合并不仅仅是二者的简单叠加，流程的耦合往往会产生意想不到的效果，在这方面无论是理论还是技术上都有待于进一步创新。对于反应与分离过程的耦合问题的认识，需要追溯一下这个问题的源头。若通过化学反应所生成的产物就是最终产品，则相应的过程一般认为是反应过程。在工程上付诸实施的方法、设备以及其它问题的综合便是反应工程。分离过程是通过物质的迁移从物系中除去或浓集某一特定组分。在工业上实现分离过程所采用的方法、设备以及大规模生产中所遇到的问题的综合构成了分离工程。它们在工程上采用的物质和能量的传递、流体力学和化学反应的基本原理、规律是相同的，所采用的设备也有许多共同点[8]。因而耦合问题从原理上看是可行的，实验结果也进一步证实了这一点。有关生物发酵反应与分离过程耦合方面的研究已有一些报道，如液液萃取与发酵结合。Weilnhammer等[32]使用Clostridiumthermohydrosulfuricum进行连续发酵时，采用油烯基乙醇作为萃取剂消除乙醇的抑制作用，结果表明采用了现场萃取技术的乙醇收率是没有采用该技术的两倍。Gyamerah等[33]开发了一个中等规模的萃取发酵生产乙醇的流程，采用月桂醇作为萃取剂移除产物，余下的发酵液循环使用。由于发酵时进行萃取而移除产物，该流程避免了酒精对酵母的毒性，提高了发酵效率。他们的研究中也表明由于水的循环利用，新鲜水的用量减少了78%，而更加可贵的是采用稳态法将反应工程中的全混流模型和分离过程中的萃取模型结合建立了描述该萃取发酵的数学模型，在反应和分离的耦合方面做了有益的尝试。Boudreau等[34]使用戊酸、油酸和壬酸从发酵液中萃取乙醇，然后进行闪蒸。结果表明，与传统蒸馏过程相比，萃取与闪蒸过程的结合节约了38%能耗。此外，膜蒸馏与发酵结合也有报道。Gryta等[35]使用膜蒸馏生化反应器生产乙醇，采用多孔的聚丙烯膜从发酵液中分离乙醇和其它的抑制剂，从而增加乙醇的产率和糖转化为乙醇的速率。综上所述，将生物发酵直接看做反应并与分离技术耦合，来提高整个发酵及分离的效率，这种观点和方法的运用将会极大地推动燃料乙醇工艺的技术进步。采用反应工程学原理，并结合分离理论进行建模分析研究耦合过程的机理，也将会进一步推动工艺革新。然而报道中大都是生物萃取剂、膜材料及工艺条件等方面的研究，而从传递特性（传热、传质、动量传递）、多场耦合方面等化学工程角度进行的研究较少，这也是化工学科的进步滞后于科学技术整体的发展的原因之所在[1]。多场耦合对于开发新型的发酵与分离设备具有重要的指导意义，未来的发展趋势必将是将反应和分离以及多种分离结合在一起的设备。如精馏与吸附、发酵与精馏等通过一个设备操作即可实现两者的完美结合，而目前的多塔生产工艺将会被逐渐淘汰而发展对应的短流程工艺。这方面的研究及发展将极大地消减成本，同时也会降低能耗，对于改善反应与分离过程、提高效率具有很大的潜力。它的发展必将推动燃料乙醇工艺的技术进步，并有望解决乙醇生产中的能耗问题。
计算机工程是涉及现代计算系统、计算机控制设备的软硬件设计、制造、操作的科学与技术,建立在计算、数学、科学和工程学的基础上,主要研究计算机处理器、多处理器通讯设计、网络设计和存储器体系,着重研究硬件设计以及与软件和操作系统的交互性能,如嵌入式系统、分布式数据与大规模存储系统。绝大多数美国学校的电气工程和计算机工程是在一个系,除数学、物理等基础科学知识外,课程体系主要包括计算机科学和电气工程等学科的相关课程、设计和构建计算机系统及基于计算机系统的相关软硬件课程。培养的学生应具备从事计算机系统工作的能力,或具备基于计算机相关系统进行分析、设计、应用和集成工作的能力,具有扎实的计算机基础理论、良好的科学素质和工程实践能力,包括良好的团队合作和人际交流沟通能力[5]。下面主要介绍美国这4所大学的计算机工程课程设置情况。
1.1UIUC计算机工程专业本科课程设置
UIUC计算机工程专业学生需要修满128个学分,这些课程分为如下7大类:1)科学基础与数学课程(31学分),包括数学、物理、化学在内的10门课程。2)计算机工程核心课程(34学分),这些课程重点介绍计算机工程领域的基本概念、基本原理、基本实验方法和技术,共有10门课程。3)专业基础数学课程(6学分),包括离散数学和概率、工程应用两门数学课程。4)写作课程(4学分),1门写作原理课程,主要讲授研究报告的写作方法。5)专业技术选修课(23学分),其中1门必须选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程之外的课程,其他必须均选自计算机工程和计算机科学专业技术选修课程。这些课程强调计算机工程实践中用到的主要分析方法和设计原则。6)社会科学与人文科学课程(18学分),这些课程被工学院认可并满足学校对学生社会科学与人文科学课程通识教育的要求。7)自由选修课程(12学分),这些几乎没有限制的选修课可以让学生学习任何领域的知识。学生可以在计算机工程专业深入学习课程,也可以学习生物工程、技术管理或语言等课程。
1.2普度大学计算机工程专业本科课程设置
普度大学计算机工程专业学生需要修满125个学分,这些课程分为如下6大类:1)通识教育课程(24~25学分),包括6~7学分的两门交流技巧课程和18个学分的社会与人文学科选修课程。2)数学课程(21~22学分),数学课程有两种套餐,各6门课,学生可以根据自己的情况任选一种。3)科学基础课程(18~19学分),包括物理、化学、生物及面向对象编程等5门课程。4)工程基础课程(7学分),包括工程导论两门课程及计算机工程和计算机科学以外学科的工程学科选修课1门。5)计算机工程专业课程(49学分),包括32~33学分的13门计算机工程专业核心课程;两门共计1学分的研讨课程;2门3~4学分的高级设计课程;2门8学分的研究生课程;1~2门计算机专业选修课程,使计算机工程专业课程总学分达到49学分。6)任选课程(4~6学分),根据辅修要求或个人兴趣,任选课程可以从理学院或文理学院中适合工科学生的数学、科学课程中选择,目的是使总学分达到125学分。
1.3伊利诺伊理工学院计算机工程专业本科课程设置
IIT计算机工程专业学生需要修满130~134个学分,这些课程分为如下3大类:1)限选课程(109学分),学分分配如下:计算机工程专业限选课程47学分,包括计算机工程和计算机科学两类课程;数学限选课程24学分;物理限选课程11学分;化学限选课程3学分;工程科学限选课程3学分;社会科学与人文学科限选课程21学分。2)选修课程(15~19学分),包括专业选修课程9~12学分,其中含1门硬件设计选修课;科学选修课程3学分。3)跨专业实践项目课程(6学分),包括IPROI跨专业实践项目I和IPROII跨专业实践项目II两门课程。
1.4西北大学计算机工程专业本科课程设置
西北大学计算机工程专业学生需要修48门课程,这些课程分为如下7类:1)通用工程方法、数学、科学基础课程(15门),必修计算方法与线性代数GenEng205-1、线性代数与力学GenEng205-2、动态系统建模GenEng205-3和微分方程GenEng205-4等4门通用工程方法课程;必修微积分(I)MATH220,微积分(II)MATH224,微积分(III)MATH230及多元积分与矢量微积分MATH234四门数学课程;必修普通物理(I)Physics135-2和普通物理(II)Physics135-3两门科学基础课程;从McCormick工学院科学基础课程中任选其他2门课程;另外必修IDEA106-1工程设计与交流(I)、IIDEA106-2工程设计与交流(II)两门工程设计和交流课程。2)工程基础课程(5门),必修4门,包括EECS202电气工程导论、EECS203计算机工程导论、EECS211编程基础(C++)、EECS302概率系统与随机信号,并从McCormick工学院工程基础课程热电力学、系统工程与分析、材料科学和流体与固体中任选1门。3)交流与社科人文学科课程(8门),选修GenCmn102演讲或GenCmn103课程的其中1门,另外选修7门满足McCormick工学院要求的社科人文学科课程。4)专业核心课程(5门),必修EECS205计算机系统软件基础、EECS303高级数字逻辑设计、EECS361计算机体系结构、EECS311数据结构与数据管理和EECS343电路基础这5门课程。5)技术选修课程(10门),西北大学计算机工程专业分高性能计算、VLSI与CAD、嵌入式系统和算法设计与软件系统4个方向,每个方向开设若干门技术课程,每个学生必须在这4个方向中选修5门课;从专业基础课程EECS213计算机系统导论、EECS222信号与系统基础、EECS223固态工程基础、EECS224电磁场与光学基础、EECS225电子学基础5门课中根据学习方向选修2门;剩下3门从计算机科学、计算机工程、数学、科学基础等课程中选修,如可以是生物学BIOL210-1,2,3和化学原理CHEM210-1,2,3课程,也可以经申请同意选修相关计算机工程研究生课程。6)自由选修课程(5门),共修5门,学生可以根据自身情况和兴趣爱好自由选修。若从未学习过任何计算机编程语言,建议其中1门选修编程入门(Python)EECS110课程。7)高级项目课程(1门),至少在微处理器系统项目EECS347-1、计算机体系结构项目EECS362和VLSI设计项目EECS3923门课中选修1门。
24所大学计算机工程课程设置特色
4所大学计算机工程本科专业的课程设置都通过美国工程教育认证机构ABET的EC2000指标体系认证,有如下特点:
1)注重基础知识的学习,在贯彻通识教育中培养学生的各种能力。基础知识直接决定学生未来的发展潜力[7-8],而基础知识的掌握通常是通过通识教育实现的。与我国高校通识教育不同的是,这4所美国大学按照各种完整的项目组织基础知识,让学生在基于项目的学习中形成各种能力。他们还特别重视人际沟通能力的培养和学生对广泛深入的人文社科知识的理解,使所有工科学生在数学、物理、信息、物质、生命、技术和能源科学方面及人文社科方面打下广泛的基础。这种比知识更重要的能力是学生取之不尽、用之不竭的资源。普度大学第一年的工程基础培养及UIUC第一年的计算机工程训练从一开始就围绕能力培养,使学生能更好地理解和应用所学的基础科学和数学知识。
一、生物质化学工程人才的需求分析
能源是人类社会赖以生存和发展的基础。随着经济的飞速发展,我国能源消耗快速增长,已跃居世界第二大能源消费国。我国能源总量和人均占有量却严重不足,石油供需约缺口1亿吨,天然气供需约缺口400亿标准立方米。而且,由于清洁利用的技术难度较大,化石能源在使用过程中引发了诸多的环境问题。生物质能是第四大一次能源,又是唯一可存储和运输的可再生能源。发展生物质能将缓解能源紧缺的现状和减少化石能源造成的环境污染。我国幅员辽阔,又是农业大国,生物质资源十分丰富。据测算,我国目前可供开发利用的生物质能源约折合7.5亿吨标准煤。国家“十一五”发展规划明确提出“加快发展生物质能”。同时,随着化石资源日益枯竭,化学工业的原料也将逐步由石油等碳氢化合物向以生物质为代表的碳水化合物过渡。目前,世界各国纷纷把发展生物质经济作为可持续发展的重要战略之一。以生物质资源替代化石资源,转化为能源和化工原料的研究受到普遍重视。政府、科研机构和道化学、杜邦、中石油、中石化、中粮等大型企业争相研发和储备相关技术,并取得了一系列重大进展。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和龙岩卓越新能源发展有限公司,依托我国自主知识产权的生物柴油生产技术,相继建成规模超过万吨的生产线,产品达到了国外同类产品的质量标准,各项性能与0#轻质柴油相当,经济效益和社会效益俱佳。我国对以生物质为原料生产化学品(即生物基化学品)极为重视,已列入科技攻关的重点。例如,生物柴油生产过程中大量副产的甘油是一种极具吸引力的非化石来源的绿色化工基础原料。从甘油出发生产1,2-丙二醇、1,3-丙二醇和环氧氯丙烷等大宗化工产品,已经实现或接近产业化。新兴产业的发展,最根本的是靠科技的力量,最关键的是要大幅度提高自主创新能力,其核心是人才的竞争。浙江是经济大省和能源小省,能源资源低于全国平均水平,一次能源消费自给率仅为5%;而气候条件优越,是我国高产综合农业区,森林覆盖率达60%,生物质资源居全国前列。浙江省乃至全国的生物质能源产业和生物质化学工业的蓬勃发展,对生物质化学工程人才的需求十分迫切。
二、生物质化学工程人才的知识结构
生物质化学工程(专业)模块是一个新生事物,并未包含在《全国普通高等学校本科专业目录》之中。在《专业目录》中与之接近的是生物工程专业。生物工程专业培养掌握现代工业生物技术基础理论及其产业化的原理、技术方法、生物过程工程、工程设计和生物产品开发等知识与能力的高级专业人才。生物工程专业重点关注围绕生物技术进行的工程应用,而生物质化学工程重点关注通过化学工程技术(包括生物化工技术)对生物质资源进行加工利用的工业过程。可见,生物质化学工程(专业)模块与生物工程专业的人才培养目标和知识体系存在着明显差异,其人才培养模式仍处于探索之中。人才培养必须与产业发展相结合,生物质能源转化利用途径如图1所示,生物质资源(以植物为例)转化生成化学品的利用路线如图2所示。生物质的组织结构与常规化石资源相似,加工利用化石资源的化学工程技术无需做大的改动,即可应用于生物质资源。但是,生物质的种类繁多,分别具有不同的特点和属性,利用技术远比化石资源复杂与多样。可见,生物质化学工程人才必须具有扎实的化学工程基础,并熟悉各类生物质资源的特点、用途和转化利用方式。因此,浙江工业大学将生物质化学工程人才的培养目标定位为:既能把握和解决各种化工过程的共性问题,胜任化工、医药、环保和能源等多个领域的科学研究、工艺开发、装置设计和生产管理等工作;又能将化学工程的基础知识灵活运用于生物质资源的转化利用和生物质化工产品的生产开发等领域,胜任生物质能源和生物质化工等新兴行业的工作。
三、生物质化学工程人才培养的探索与实践
(一)组织高水平学术会议,营造人才培养氛围
2007年4月,浙江工业大学与中国工程院化工、冶金与材料工程学部和浙江省科技厅共同主办了“浙江省生物质能源与化工论坛”。中国工程院学部工作局李仁涵副局长分析了我国能源技术的发展状况,强调了发展生物质能需注意工艺过程的绿色化。浙江省科技厅寿剑刚副厅长介绍了浙江省能源消费状况和新能源技术研发动态,鼓励省内外的科技工作者为改善浙江省能源紧缺现状而努力工作。浙江工业大学党委书记汪晓村回顾了浙江工业大学的发展历程,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域的科学研究特色和人才培养思路。浙江工业大学的计建炳教授和石油化工科学研究院的蒋福康教授主持了学术交流与讨论。闵恩泽、李大东、舒兴田、岑可法、沈寅初、汪燮卿等六位院士分别从我国发展生物能源的机遇与挑战、我国生物质能源产业发展状况、生物质燃料(清洁汽柴油、生物柴油)利用技术、生物柴油联生产物利用技术和以生物质为原料进行化工生产等几个方面进行了精辟论述。2009年4月,浙江工业大学承办了“中国工程院工程科技论坛第84场———生产生物质燃料的原料与技术”。浙江工业大学副校长马淳安教授在开幕式上致辞,介绍了浙江工业大学化学工程学科在生物质能源领域开展的科学研究和人才培养工作。浙江省可再生能源利用技术重大科技专项咨询专家组组长、浙江工业大学化工与材料学院生物质能源工程研究中心主任计建炳教授主持了学术交流与讨论。国家最高科学技术奖获得者、两院院士闵恩泽做了题为“21世纪崛起的生物柴油产业”的报告,重点阐释了我国发展生物能源和生物质化工的机遇与挑战。在两次会议上,来自石油化工研究院、清华大学、浙江大学、浙江工业大学、浙江省农业科学院、中国林业科学研究院和中粮集团等单位的专家学者分别介绍了生物质原料植物的选育、生物质原料的收储运物流供应体系、生物质原料的梯级利用、生物质液体燃料的制取技术、生物柴油的生产实践及其副产物综合利用和生产生物柴油的反应器技术等方面的研究进展。会议期间,闵恩泽院士等人应邀参加了浙江工业大学化学工程与工艺专业建设暨生物质化学工程专业方向建设研讨会。闵恩泽院士指出,迈入21世纪以来,针对日趋严峻的能源危机和环境危机,国家高度重视能源替代战略的发展和部署,新能源代替传统能源、优势能源代替稀缺能源、可再生资源代替非可再生资源是大势所趋;因此,化学工程与工艺专业根据国家发展需求调整学科设置、进一步促进交叉学科的发展也势在必行。闵恩泽院士认为,在降低能耗和保护环境的时代背景下,生物质能源和生物质化工的产业发展为生物质化学工程人才提供了广阔的发展空间,生物质化学工程(专业)方向的建设思路符合当今化工产业的发展趋势。近距离接触学术泰斗,聆听专业领域的前沿进展,极大地激发了学生们的学习兴趣。通过组织高水平学术会议,浙江工业大学营造了培养生物质化学工程人才的良好氛围。
(二)理论与实验课程体系
根据人才培养目标定位,浙江工业大学将生物质化学工程(专业)模块的主干学科确定为化学工程与技术,针对生物质资源加工利用过程的特点,对化工原理、化学反应工程、化工热力学、化学工艺学、化工设计、分离工程和化工过程分析与合成等主干课程的教学内容进行了梳理。此外,增设了生物质化学与工艺学和生物质工程两门专业课程。生物质化学与工艺学重点讲授糖类、淀粉、油脂、纤维素、木质素、甲壳素、蛋白质、氨基酸等生物质的结构、性质、用途,以及加工转化为化工产品的生产工艺。生物质工程从原料工程学、转化过程工程学和产品工程学等角度出发,为学生讲授生物质资源转化利用过程中的工程原理、工程技术和生产实例。化学工程与工艺国家特色专业综合实验室在中央与地方共建高等学校共建专项资金的资助下,为生物质化学工程(专业)方向增设了酯交换法制备生物柴油和生物质热解制备生物原油两个实验,并在积极筹备开设生物柴油品质测定、淀粉基两性天然高分子改性絮凝剂的制备和易降解型纤维素-聚乙烯复合材料的制备等实验。
(三)实习、实践和毕业环节
生物质化学工程模块依托化学工程省级重点学科和生物质能源工程研究中心建设,师资力量雄厚,拥有专职教师14人。其中,正高职称5人,副高职称7人,11人具有博士学位,7人具有海外留学经历。生物质化学工程模块教师的科研成果成功实现产业转化,与企业建立了良好的合作关系。生物质化学工程模块不断加强产学研合作,与宁波杰森绿色能源科技有限公司、温州中科新能源科技有限公司等企业签订了共建大学生创新实践基地的合作协议,设立了企业专项奖助学金,拓展了实习实践渠道;还依托化工过程模拟基地,引入计算机模拟实习、沙盘模拟等方式,丰富了生产实习环节的教学手段。同时,生物质化学工程模块修订完善生产实习教学大纲和教学计划,根据实习厂和仿真软件编写实习手册,强化对实习的质量监控与反馈,建立科学合理的考评体系;增加“内培外引”师资的力量,加快实习指导师资队伍建设;从实习方式、实习内容、考核办法和师资队伍等多个角度出发,确保生产实习教学质量的全面提高,强化学生的工程意识和实践能力,培养学生的创新意识和创新能力。生物质化学工程模块教师承担了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省科技厅重大招标项目、浙江省科技计划项目和企业委托开发项目数十项。从这些科研和工程开发项目中选取的毕业环节课题,更加贴近科学研究、工程设计或工业生产的实际情况,能够全面检验学生所学的理论知识及其综合运用能力,全方位增强学生结合工程实际,发现问题、分析问题和解决问题的能力,为学生步入工作岗位打下良好基础。生物质化学工程(专业)模块以实践环节课程为中心,构建了课内和课外两个实践平台,如图3所示。通过两个实践平台的紧密联系,促进第一课堂和第二课堂的融通。依托实践教学平台,从“产品工程”的理念出发,选取若干个恰当的产品,串联实验、课程设计、实习、毕业环节和课外科技活动等教学内容,帮助学生理顺知识体系,建立起绿色化学和节能环保的基本理念。以生物柴油为例,核心反应是酯交换反应,可以采用水力空化等技术强化反应过程;产物需要采用精馏方法分离,生产废水需要采用电渗析等方法加以分离;生产过程中还涉及流体流动和传热等问题;生物柴油这一产品可以将多个实验内容组合成一个有机整体,有效降低实验原料的消耗。教学可以选取其中部分内容作为单元设备设计进行,可以将生物柴油生产车间作为化工设计的教学内容,可以选取部分内容作为学科课外科技项目或毕业环节的研究内容,还可以将生物柴油生产作为创业大赛的竞赛内容。学生可以到生物柴油生产企业进行实习,将工艺革新、过程强化和产品工程融为一体,并通过实验室规模与工业化规模的对比,强化工程意识。
中山大学
华南理工大学
暨南大学
华南师范大学
华南农业大学
汕头大学
南方医科大学
广州中医药大学
深圳大学
广东工业大学
广州大学
湛江师范大学
广东海洋大学
所在城市
广东
广州
国家重点学科
基础数学、凝聚态物理、高分子化学与物理、人文地理学、植物学、动物学、生物化学与分子生物学、内科学（肾病）、神经科学、外科学（普外）、眼科学、肿瘤学、药理学等
材料学、材料加工工程、通信与信息系统、化学工程、制浆造纸工程、制糖工程
产业经济学、水生生物学、金融学、文艺学
教育技术学、发展与教育心理学、光学、体育人文社会学
作物遗传育种、果树学、农业昆虫与害虫防治、预防兽医学、农业经济管理、农业机械化工程
病理学与病理生理学
人体解剖与组织胚胎学、内科学（消化系病） 、中西医结合临床、病理学与病理生理学、外科学（骨外）
中医基础理论、中医临床基础、中医诊断学、中医内科学、中医外科学、中医骨伤科学、中医妇科学、中医儿科学等
王牌专业
妇幼保健学、临床医学、眼视光学、应用心理学、计算机科学与技术、软件工程、数学与应用数学、医学影像学、麻醉学、光信息科学与技术、环境科学、材料科学与工程等
材料科学与工程、材料成型及控制工程、电子信息工程、建筑学、化学工程与工艺、食品科学与工程、轻化工程等
工商管理、会计学、电子商务、国际经济与贸易、药学、电子信息工程、软件工程、数学与应用数学、新闻学、生物科学等
应用心理学、教育技术学、光信息科学与技术、计算机科学与技术、经济学、体育教育、物理学、地理科学等
生物工程、植物保护、环境科学、生态学、数学与应用数学、生物科学、生物技术、制药工程、食品科学与工程、农业机械化及其自动化等
临床医学、工商管理、土木工程、新闻学等
护理学、基础医学、临床医学、医学影像学、医学检验、生物医学工程、生物技术等
中医学、针灸推拿学、中西医临床医学、药物制剂、康复治疗学、应用心理学、制药工程等
工商管理、物流管理、电子信息工程、通信工程、建筑学、电子信息科学与技术等
信息与计算科学、工程管理、机械设计制造及其自动化、电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程、通信工程、软件工程、建筑学等
旅游管理、计算机科学与技术、建筑学、城市规划、土木工程等
教育学等
水产养殖学等
校企合作
学校围绕广东，尤其是珠三角区域经济转型的重大战略，专门成立了“产学研合作办公室”、“技术转移中心”和“地方合作办公室”等三个机构，从多个层面组织、协调学校的产学研工作
2011年6月18日，学校与昊源集团有限公司签订协议，共建华南理工大学发展与改革研究院
学校与顺德民营企业投资商会、顺德中小企业信用互助协会签订协议。学校将为对方提供人才培养、企业经营战略咨询、产学研合作等智力支持，对方将推荐其商会中的优秀企业作为学校教学实习基地，推荐学生实习就业等
佛山市中小企业发展局、佛山电视台南海分台、珠江期货有限公司、广东新南方集团有限公司等23家单位与学校达成初步合作协议
学校选育的新品种在南方稻区的推广达2000万亩，创造经济效益达20亿元。学校与广东温氏集团联手进行产学研合作，集团年产值从合作前的0.4亿元发展到至今的200亿元
建立风电机组控制系统产学研结合（暨研究生创新培养）基地，校企合作范围将扩大到研究生理论和实践相结合的创新培养
广药集团与学校签订合作协议，结成校企产学研全方位战略合作联盟，在产品研发、科研平台建设、人才培养和文化建设等方面展开合作
肇庆高新区、中恒集团与学校在技术研发、科技成果转化、产学研基地及博士后流动站建设、人才培养等各方面开展全方位的深度合作
2010年，深圳大学传播学院与深圳市天华世纪传媒有限公司在深圳大学举行了校企合作签约仪式
2010年8月2日，学校与惠州广田石化开展校企合作，校方将协助广田石化提高企业科技素养与生产经营水平，帮助开展企业职工教育培训活动
豪进摩托车集团与广州大学松田学院正式“牵手”，由松田学院部分教师组成的课题小组，将为豪进摩托车集团的市场人员及技术服务人员进行市场营销服务能力提升的培训
学校与湛江移动正式签署协议。湛江移动将大力协助学校开展“无线校园”建设，打造综合网络教学平台。双方还就校园信息文化工程，大学生带薪实习计划等多方面开展具体合作
学校与湛江港签订校企合作协议，水产学院、农学院、工程学院、经济管理学院、航海学院、外国语学院、理学院和WTO研究中心等也与集团签订了业务服务协议
招办电话
020-84036491
020-87110737
020-85220130
020-85211098
020-85211098
0754-82903666
020-61648502
020-39358450
0755-26536235
020-39322681
020-39366232
公告
为进一步稳定教师队伍，拓宽教师补充渠道，更好地引进人才、留住人才、激励人才，推动修水县教育高质量发展。经县政府研究，实施2021年度教育系统“归雁计划”，现将具体事宜公告如下：
一、实施范围
（一）修水籍在外地任教的教师；
（二）配偶为修水县常住户籍在外地任教的教师；
（三）父母为修水县常住户籍在外地任教的教师。
二、基本条件
(一)申请人应具备以下条件：
1、经过统一招聘的、在编在岗的公办学校正式教师;
2、年龄不超过35周岁(1985年4月1日以后出生)，副高及以上职称人员放宽至40周岁（1980年4月1日以后出生）;
3、具有相应学段教师资格证;
4、具有本科及以上学历或师范类专业专科及以上学历;
5、自愿接受工作安排和岗位调整;
6、具有正常履行职责的身体条件。
(二)具有下列情形之一的，不列入“归雁计划”实施范围：
1、近3年内教师年度考核及师德考核有基本称职或不称职等次的；2、涉嫌违法犯罪正在接受调查或受党纪政纪处分尚未解除处分的；3、因病不能正常工作的；
4、申请调往修水县教育系统以外的工作单位的；
5、其他不宜调动情形。
三、归雁计划指标分配
(一)小学教师10人
小学语文2人、小学数学2人、小学英语3人、小学音乐1人、小学美术1人、小学体育1人。
(二)初中教师10人
初中语文2人、初中数学2人、初中英语1、初中音乐1人、初中美术1人、初中体育1人、初中生物1人、初中历史1人。
(三)普通高中教师10人
高中语文2人 、高中数学2人、高中英语2人、高中物理1人、高中化学1人、高中思想政治1人、高中体育1人。
四、工作流程
（一）个人申请。由符合条件的教师在2021年 6月1 日前向修水县教育体育局（良塘市民服务中心456室）提出书面申请，申请材料必须包括申请人的身份证、户口本、教师资格证、职称证书、结婚证、最高学历证书原件(同时提供复印件)、带有二维码的学历证书电子注册备案表（可登录中国高等教育学生信息网chsi.com.cn/查询）、现单位的现实表现证明材料(需加盖单位公章)及《在外地任教的修水籍教师调动申请表》和《在外地任教的修水籍教师调动汇总表》。
申报岗位以本人编制所在学段为准。本人学历专业须与申报岗位相关（参照2021年中小学教师招聘公告《江西省中小学教师招聘专业要求参照目录》）或教师资格证任教学科须与申报岗位相同。
咨询电话：修水县教体局：0792-7264533
（二）组织审核。由县“归雁计划”工作领导小组办公室对申请人申报材料进行初审，再将符合条件人员的相关材料报领导小组审核，最后报县政府审定，确定参加笔试人员或直接入闱体检人员。
（三）组织笔试。笔试人员的确定：如岗位资格审查合格人员与相对应岗位计划大于1:1，则岗位资格初审合格人员参加笔试，按成绩高低确定入闱体检人员（若笔试成绩出现末位并列现象，则教龄长者优先；若笔试成绩、教龄均相同，则年龄长者优先）；如岗位资格审查合格人员与相对应岗位计划数等于或小于1:1（大于1人的），则岗位资格初审合格人员直接确定为入闱体检人员，参加笔试；岗位资格审查合格人员只有1人的，直接确定为入闱体检人员，不进行笔试。笔试考试时间与我县农村教师选调进城考试同步进行。
（四）组织体检。按照《关于修订“江西省申报认定教师资格人员统计办法”（试行）的通知》（赣教发【2010】09号）标准，由县教体局统一组织入闱体检人员进行体检，体检不合格的取消资格，由此产生的岗位空缺，不予递补。
（五）组织考核。对体检合格的申请人，由县教体局、县人社局和县委编办按照有关规定和程序完成，主要考核申请人政治思想、道德品质、工作能力及违法违纪及个人档案等方面情况。考核不合格者，取消资格。由此产生的岗位空额，不予递补。
（六）张榜公示。对考核合格的人员进行为期七天的公示。
（七）调入选岗。县教育体育局根据学校空编等情况，根据城区到城区、农村到农村的对等原则，按笔试成绩从高到低选岗到相应层级学校任教。若笔试成绩出现末位并列现象，则教龄长者优先；若笔试成绩、教龄均相同，则年龄长者优先。调入教师安排在缺编学校任教，并严格执行5年最低服务年限。
（八）调配办理。由县人社局和县委编办对拟调入人员办理调动相关手续。
修水县“归雁计划”工作领导小组
2021年3月29日
附件1：
2021年在外地任教的修水籍教师调动申请表
姓名
性别
出生年月
政治面貌
民族
籍贯
出生地
参加工作时间
参加教师队伍时间
婚否
结婚登记时间
生育子女情况
联系电话
第一学历
毕业院校
专业
最高学历
毕业院校
专业
近三年年度考核结果
（ 年度）
（ 年度）
（ 年度）
近三年师德考核结果
（ 学年）
（ 学年）
（ 年度）
家庭住址
现单位及职务
申请调入单位
简
历
奖
惩
情
况
家庭
主要
成员
及主
要社
会关
系
称谓
姓名
年龄
政治面貌
工作单位及职务
调
动
理
由
调出单位及主管部门意见
调出所在地区人事部门意见
调出所在地区编委办意见
附件2：
在外地任教的修水籍教师调动汇总表
序号
姓名
性别
出生年月
工作单位及职务
参加工作时间和年限
加入教师队伍时间和年限
最高学历
政治面貌
在修水的户籍地
在修水县居住地
婚姻状况
从何地申请调往何地
1
2
3
4
5
6
7
附件3：
江西省中小学教师招聘岗位专业要求参照目录
说明：
一、本目录中的专业来源于教育部制定的专业目录，往届毕业生中新旧专业名称不一致的，可对照《普通高等学校本科专业目录新旧专业对照表》和《普通高等学校高等职业教育（专科）专业目录新旧专业对照表》。
二、本目录中的分类是按照中小学教师招聘岗位需要进行归类的，与教育学科分类没有直接对应关系。
三、本目录仅适用于全省中小学及特岗教师招聘，考生应参照此目录进行报考。
四、研究生、本科、专科学历的小学教育专业（代码分别为：045115、040107、670103K）报考对应学历（及以下）层次要求的小学阶段任一学科岗位，均符合专业要求。
五、研究生学历的教育学专业（代码：0401）、教育经济与管理专业（代码：120403）、教育管理专业（045101），如取得与报考岗位相同学科的教师资格证，均符合专业要求。
六、本目录由省教育厅负责解释。
招聘岗位
类别
相关专业目录
研究生专业
本科专业
专科专业
中专专业
1.语文教师
0501中国语言文学，045103学科教学(语文)，0453汉语国际教育
0501中国语言文学类，040109T华文教育
670104K语文教育，670201汉语
2.数学教师
0701数学，0202应用经济学，0714统计学，045104学科教学(数学)，0251金融，0252应用统计，0812计算机科学与技术，085211计算机技术，085212软件工程
020102经济统计学，0203金融学类，0701数学类，0712统计学类，120204财务管理，120203K会计学，0809计算机类
6102计算机类，670105K数学教育
3.英语教师
045108学科教学(英语)，055101英语笔译，055102英语口译，050201英语语言文学，050211外国语言学及应用语言学
050201英语，050261翻译，050262商务英语，0204经济与贸易类
670106K英语教育,670202商务英语，670203应用英语，670204旅游英语
4.道德与法治、政治教师
01哲学，0301法学，0302政治学，0305理论，045102学科教学(思政)，0351法律
0101哲学类，0301法学类，0302政治学类，0305理论类，
6805法律实务类，670115K思想政治教育
5.历史教师
06历史学，045109学科教学(历史)
0601历史学类
670110K历史教育
6.地理教师
0704天文学，0705地理学，0706大气科学，0707海洋科学，0708地球物理学，0709地质学，060202历史地理学,0816测绘科学与技术，045110学科教学(地理)，085215测绘工程，085217地质工程，0857资源与环境
0704天文学类，0705地理科学类，0706大气科学，0707海洋科学类，0708地球物理学类，0709地质学类，0812测绘类，0814地质类，082504环境生态工程，083001环境科学，0902自然保护与环境生态学类
5201资源勘查类，5202地质类，5203测绘地理信息类，5204石油与天然气类，5205煤炭类，5206金属与非金属矿类，5207气象类，5208环境保护类，5501水文水资源类，670111K地理教育
招聘岗位
类别
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研究生专业
本科专业
专科专业
中专专业
7.物理教师
0702物理学，070305高分子化学与物理，0704天文学，0706大气科学，070701物理海洋学，0708地球物理学，071011生物物理学，08工学，045105学科教学(物理)，0852工程，0854电子信息，0855机械，0859土木水利，0861交通运输，095109农业机械化
0702物理学类，0706大气科学类，0708地球物理学类，08工学
53能源动力与材料大类，56装备制造大类，60交通运输大类，61电子信息大类，670107K物理教育
8.化学教师
0703化学，070702海洋化学，070902地球化学，071010生物化学与分子生物学，080501材料物理与化学，080601冶金物理化学，080706化工过程机械，，0817化学工程与技术，082103纺织化学与染整工程，082604军事化学与烟火技术，082903林产化学加工工程，0832食品科学与工程，1007药学，045106学科教学(化学)，085216化学工程，0856材料与化工，0857资源与环境
0703化学类，070902地球化学，0804材料类，0805能源动力类，0813化工与制药类，0822核工程类，082403林产化工，0827食品科学与工程，083002环境工程，1007药学类
5209安全类，5306非金属材料类，5307建筑材料类，57生物与化工大类，5801轻化工类，5901食品工业类，5902药品制造类，670108K化学教育
9.生物教师
0710生物学，0713生态学，070703海洋生物学，070903古生物学与地层学，0831生物医学工程，0836生物工程，09农学，10医学，045107学科教学(生物)，085230生物医学工程，085238生物工程，0857资源与环境，0860生物与医药，0951农业，0952，兽医，0954林业，1051临床医学，1052口腔医学，1057中医
0710生物科学类，082504环境生态工程，0826生物医学工程类，0830生物工程类，09农学，10医学
51农林牧渔大类，5701生物技术类，62医药卫生大类，670109K生物教育
招聘岗位
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研究生专业
本科专业
专科专业
中专专业
10.音乐教师
1302音乐与舞蹈学，130301戏剧戏曲学，045111学科教学(音乐)，135101音乐，135102戏剧，135103戏曲，135106舞蹈
040105艺术教育，1302音乐与舞蹈学类，130301表演，130302戏剧学
650202戏剧影视表演，650203歌舞表演，650204戏曲表演，650205曲艺表演，650206音乐剧表演，650207舞蹈表演，650208国际标准舞，650211现代流行音乐，650212作曲技术，650213音乐制作，650214钢琴伴奏，650215钢琴调律，650216舞蹈编导，650217戏曲导演，650219音乐表演，650301民族表演艺术，670112K音乐教育,670116K舞蹈教育，670117K艺术教育
140800音乐
11.体育教师
0403体育学，045112学科教学(体育)，0452体育
0402体育学类，040105艺术教育，040205运动人体科学
670114K体育教育,6704体育类
体育与健身
12.美术教师
1304美术学，1305设计学，045113学科教学(美术)，135107美术，135108艺术设计
1304美术学类，1305设计学类，040105艺术教育，130310动画
670113K美术教育,670117K艺术教育，6501艺术设计类，650302民族美术，650303民族服装与服饰，650305民族传统技艺
142100美术绘画，142200美术设计与制作
13.科学教师
07理学、08工学、045117科学与技术教育
07理学、08工学、040102科学教育
670119K科学教育
14.综合实践活动（信息技术）教师
040110教育技术学，045114现代教育技术，081001通信与信息系统，0812计算机科学与技术，081603地图制图学与地理信息工程，0835软件工程，085208电子与通信工程，085271电子与信息，0854电子信息，095112农业信息化，085211计算机技术，085212软件工程
040104教育技术学，0807电子信息类，0809计算机类，1208电子商务类
5203测绘地理信息类，5603自动化类，61电子信息大类，670120K现代教育技术,6101电子信息类，6102计算机类
09信息技术类
03信息类
15.心理健康教师
0402心理学，045116心理健康教育，0454应用心理
0711心理学类
620804心理咨询，670121K心理健康教育
16.高中技术（含信息技术和通用技术）教师
040110教育技术学，045114现代教育技术，081001通信与信息系统，0812计算机科学与技术，081603地图制图学与地理信息工程，0835软件工程，085208电子与通信工程，085271电子与信息，0854电子信息，095112农业信息化，085211计算机技术，085212软件工程
040104教育技术学，0807电子信息类，0809计算机类，1208电子商务类
17.幼儿园教师
040105学前教育学，045118学前教育
040106学前教育
670101K早期教育，670102K学前教育，670106K英语教育，670203应用英语，670112K音乐教育，670113K美术教育，670114K体育教育，670116K舞蹈教育，670117K艺术教育,690306幼儿发展与健康管理
160100学前教育
1501幼儿教育
18.特殊教育教师
040109特殊教育学，045119特殊教育，100215康复医学与理疗学，105114康复医学与理疗学
040108特殊教育，101005康复治疗学
670118K特殊教育，690304社区康复
地质和矿业类
同目前的热门专业如管理、计算机等相比，地矿类专业相对属冷学门专业，因为很多人对地矿类专业存在偏见，认为地矿行业的工作条件比较艰苦。其实，在世界形势变化日新月异的今天，自动控制、计算机技术、通信技术等先进的科学技术，极大地促进了采矿工程理论研究和技术应用的发展，使得地矿类专业的就业环境发生了翻天覆地的变化：以前的勘探需要背着帆布包拿个小铁锤翻山越岭去采矿，现在则是地球卫星定位系统勘测和自动绘图：以前采矿挖煤需要肩扛手刨，现在则是电脑控制机械操作。同时，因为近年来，石油、煤、各种矿产如稀土等国家战略资源在世界各个国家中正日益显示出重要性，人类在21世纪将为资源问题的解决投入越来越多的力量，地矿类专业也会变得炙手可热。
榜单解读
近年来，一些矿业类高校纷纷改名，转变办学方向。除了中国矿业大学，其他的煤炭院校基本都看不见这个“矿”字了，反之被科技大学、理工大学这些字样所取代。比如，原来的山东矿业学院现在成了山东科技大学，阜新矿业学院变成了辽宁工程技术大学，西安矿业学院成为西安科技大学，淮南矿业学院成了安徽理工大学。
其实，地矿类专业不像很多人想象中那样，像石油工程、采矿工程（研究有色金属方向）等都是比较好的专业。研究有色金属矿山开采的采矿工程专业，例如中南大学的采矿与岩石工程专业，研究领域安全系数较高，就业的渠道（主要是工程部门，如中铁、中建和研究院）广泛。
报考须知
身体不好者不适合报考地矿类专业。肺、肝、肾、脾、胃肠等动过较大手术，功能恢复良好，或曾患有心肌炎、胃或十二指肠溃疡、慢性支气管炎、风湿性关节炎等病，甲状腺机能亢进已治愈一年的以及先天性心脏病经手术治愈，或房室间隔缺损分流量少，动脉导管未闭返流血量少，经二级以上医院专科检查确定无需手术者，均不宜就读地矿类专业。
材料类
材料学一门跨学科的科学，涵盖的范围很广，子学科多，可谓森罗万象，无所不包，因为国内外各行各业发展都离不开的一门基础而重要的学科。目前据相关专家分析，我国在材料成型设计方面缺乏的人才在20万～30万之间，并且呈逐年递增趋势，材料科学与工程专业的毕业生已经成了“抢手货”。目前我国整个材料行业都缺少高精尖人才，我国材料行业的人才缺失问题已经成了众多企业发展的桎梏。
榜单解读
材料类相关专业分布很广，据不完全统计，我国已经有400多个高校开设了材料科学相关专业，各个院校根据自身的特点，该专业的侧重点和人才培养的目标上有较大的差异。如中南大学材料学院现设有材料物理系、材料学系、材料加工工程系、材料化学系、实验中心、新材料研究开发中心二级单位；东北大学的材料学院由原钢铁冶金系、有色金属冶金系、材料科学与工程系、热能工程系、金属压力加工系合并组建而成，是国内第一个集材料、冶金、热能工程、环境科学等现代工业与传统工业科学为一体的二级学院；北京科技大学材料加工专业有强大的实力，以钢铁材料的加工为特色。
报考须知
材料学分为三个大类：金属材料、无机非金属材料和高分子材料。因此，大部分高校会开设材料科学与工程专业，专业下又分出几个方向，针对性的学习这三大类的知识，并且它还与其他一些工程科学相重叠，因此在各大院校。材料科学与工程都有若干分支。
机械类
机械被称为“工程之母”，几乎所有的工程行业都需要机械专业人才。大到万吨轮船，小到手机，高精到航天飞机，普通到小图钉的制造，都离不开机械人才。机械类专业还有着一通百通的特点，学建筑机械可以适应医疗器械的工作，学石油机械可以从事飞机制造的工作，是跨度比较大的专业。此外，机械专业人才并不是只有机械行业才需要，其他行业，不管是研发型的企业还是生产型的企业，只要是在使用生产线和机械设备。机械专业人才就有用武之地。在社会经济正常发展的情况下，机械专业毕业生是不愁找不到就业机会的。
榜单解读
目前，国内开设机械专业的高校有几百所，有很多名牌大学，如上海交通大学、浙江大学、清华大学和华中科技大学等，还有一些颇具实力，但名气不大的地方院校，如浙江工业大学、合肥工业大学、广东工业大学、哈尔滨工业大学等。这类院校没有名牌大学知名度高，但是有着雄厚的工科专的业实力和悠久的学术底蕴，是准备报考机械专业，但分数够不上知名院校考生的好选择。
报考须知
从机械作为一门学科来说。它属于教育部规定的一级学科。因此它底下可设有许多二级学科，虽然各个大学具体开设的方向有所差异，但基本上都有这么几个：机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、工业工程、动力机械及工程、流体机械及工程，可以根据自己的兴趣选择专业。
自动化类
所谓自动化，是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。广义地讲，自动化还包括模拟或再现人的智能活动。自动化技术广泛用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。现代生活最鲜明的标签，莫过于无处不在的“自动”。电灯可以自动亮灭，电梯可以自动启停，房门被强制进入会自动报警，地铁无人驾驶也可以自动运行……如果要总结它们的共同点，那就是会检查、会判断、会执行。以信号检测为耳目，以控制策略为头脑，以传动部件为四肢，不需要人类辛苦调节引导，就能有目标、有秩序地工作。而实现这个“检测一判断一执行”的过程，赋予它们自动能力的学问，就是自动化。
榜单解读
开设自动化专业的综合性老牌院校包括清华大学、东南大学、上海交通大学、浙江大学、华中科技大学、中国科技大学等。不同学校开设的自动化专业拥有各自的特色，譬如北京理工大学的自动化专业是军民结合，宽口径培养军民两用人才；浙江大学的自动化专业的仪表自动化方向实力比较强；清华大学的自动化专业设置比较全面，其中信息、CIMS实力都比较强。其他如南京理工大学、东北大学也具有较强的实力，前者长于模式识别与智能系统，而后者则有控制理论与控制工程的博士点和国家级重点学科点。
报考须知
自动化专业的学生编程能力比不上计算机专业学生，硬件设计能力比不上电子系学生，管理能力比不上经济管理系学生，致使有人认为自动化有“万金油”之称，但没有哪样精通，好像没有发展前途。但从技术角度来说，自动化专业是受到各行各业的实际需求推动的，如果该专业能同各行各业结合起来，“万金油”并不是坏事，一定会有大显身手的空间。所以，拥有一个工科背景，不管今后从事什么工作，即使是管理，也是受益匪浅，有很多学自动化专业的人目前都是从事高级管理工作的。
仪器类
在工业企业进步及发展的过程中，自动化的技术进步是一个大的发展趋势，这就对各种仪器仪表的需求从质到量上都有一个不断革新的过程。仪器与仪表类专业是信息科学技术的源头，是光学、精密机械、电子、计算机与信息技术多学科互相渗透而形成的一门综合学科。它的应用面很广，小到制造车间的检测，大到卫星火箭发射的监控，就连我们日常生活中也能处处看到它的影子，比如，我们到超市买东西时见到的电子秤，上医院看病时使用的温度计，乘出租车时见到的时速表和里程表等，都是测控技术与仪器给我们带来的方便。
榜单解读
仪器相关专业是中国大学中比较大的专业，开设该专业的高校超过一百所，当然主要还是综合性及理工类院校。天津大学是我国规模最大的多科性工业大学之一，在测控技术与仪器专业上拥有很强的实力，拥有测试计量技术及仪器、检测技术与自动化装置两个国家级重点学科，同时也有这两个学科和精密仪器及机械的博士学位授予权。清华、哈工大两校也具有雄厚的实力，其精密仪器及机械也是国家级重点学科。北京航空航天大学、重庆大学也有精密仪器及机械、测试计量技术及仪器的博士学位授予权，其精密仪器及机械亦为国家级重点学科点。浙大则拥有检测技术与自动化装置的两个国家级重点学科点之一，其他如中国科技大学、北京理工大、东南大学、南京理工大等院校也是不错选择，都有测试计量技术及仪器、精密仪器及机械、检测技术与自动化装置博士学位授予权。
报考须知
有些人认为仪器相关专业的学生毕业之后只能从事一些机加工之类的工作，其实精仪系的毕业生有很广泛的学科背景，本科生教育涉及机械、电子、工业工程、材料加工等各个领域，同时也有很扎实的数学基础和研究能力，可以自主进行项目攻关，同时可以从事多学科交叉的一些工作。可以说仪器相关的课程设置为毕业生打造了很好的就业前景，适合于当代社会综合型人才的需要。同时，四年的学习中有很多课程涉及，很大程度上锻炼了学生的动手能力和独立思维能力，而且目前制造业是国民经济的支柱产业，中国的制造业正在蓬勃发展，精仪系的学生大有用武之地。
能源动力类
能源是维持国民经济发展的重要物质基础和根本保证，它与材料和信息构成现代社会繁荣和发展的三大支柱。自然界绝大多数的一次能源，如石油、煤炭、天然气、水力能、核能、太阳能、风能和生物质能等，均采用各种能源转换和利用设备转化为人类生产和生活所必须的各种能源和动力。
榜单解读
能源动力学科和机械学科关系甚为密切，因此许多大学常把能源动力类专业归并到机械学院。比如清华、同济的热能工程系隶属机械工程学院、上海交大则有机械与动力工程学院、浙大设有机械与能源工程学院。当然也有一些高校将能源动力专业独立成院，如哈尔滨工业大学的能源科学与工程学院和北京航空航天大学的能源与动力工程学院。
报考须知
相对机械而言，能源动力这门学科的领域更具专门化。概括讲来，能源动力这门专业是有关能源开发与利用、环境保护、清洁燃烧、能源利用系统及设备的优化与防震、动力工程及控制等领域的专门系科，主要为航空航天动力工程及自动化、汽车动力工程、电厂热能动力及自动化、制冷及低温技术、能源与环境工程等领域培养高级专门人才。能源动力专业又可分为工程热物理、热能工程、动力机械及工程、制冷及低温工程等二级学科。
计算机类
随着科技不断的创新，信息化时代已经向我们走来，这个时代的最重要的标志就是计算机的广泛应用。我们的生活因有了计算机而变得更现代化。如今社会上计算机应用已经达到非常普及的程度，随时随地都可以见到计算机的身影。在2012年新修订的专业目录中，计算机是工学中改动最大的一级学科，下面设立六个二级学科，分别是：计算机科学与技术、软件工程、网络工程、信息安全、物联网工程、数字媒体技术。不论是软件工程还是信息安全，都是时下最流行也是，需求量非常大的专业，毕业生就业趋势不错，薪金亦不菲。
榜单解读
在计算机相关专业方面，实力强大的大学很多，而北大、清华无疑是其中的佼佼者。华中科大则具有计算机系统结构、计算机软件与理论、计算机应用技术的博士学位授予权，还拥有计算机系统结构两个国家级重点学科点之另一个。吉大、北京航空航天大学、上海交大等院校实力也很强，在软件工程方面级国家级重点学科点。哈工大、东南大学、西北工业大学、浙大、武大等院校也有计算机应用技术、计算机系统结构、计算机软件与理论博士学位授予权。
报考须知
一些实力较强的院校还成立了软件学院或者软件工程专业，它们起点高。理论新，学费也非常昂贵，通常是普通计算机专业的2～3倍，高达一万多元一年，非一般家庭所能承受。
电气类
由于目前我国重视高科技发展推动了科技进步，从而带动了与此相关的计算机专业、电子专业人才需求的大幅增长。近两年国家每年动通讯基础设施的投资多达近两千亿元，按照教育部划分标准，电气信息类专业主要包括：电气工程及其自动化、自动化、电子信息工程三个专业。
榜单解读
开设本专业的院校有数百所，其中，清华、浙大、上海交大、天津大学等学校实力最强，成绩超重点线50分以上：其次可选择华南理工大学、北京理工大学、北京邮电大学、北京交通大学、大连理工大学、东北大学、西北工业大学、中南大学、电子科技大学等：还有原属部委的院校，如重庆邮电学院、北京机械工业学院、燕山大学、中北大学（原华北工学院）、沈阳工业大学、东北电力学院、上海电力学院、华东交通大学、桂林电子工业学院等，专业实力都较强。
报考须知
电气工程就业优势对广大考生有很强的吸引力，属于热门专业，高考录取分数线往往要比其他专业方向高许多。考生需要具有扎实的数学、物理基础和一定的动手操作能力。
电子信息类
电子信息是科学技术领域最为活跃的前沿领域之一。信息的获取、传输、变换、存储、识别、处理、显示，无一不依赖于电子信息技术。用信息技术改造传统产业，是传统产业发展的必然趋势。据教育部的统计资料，各地方、各高校的人才招聘会上计算机、微电子、通信等电子信息类人才需求巨大，毕业生供不应求。电子信息类主要包括四个专业：通信工程电子信息科学与技术、微电子学、光信息科学与技术。
榜单解读
北大、清华、中国科技大学、中山大学等院校的基础雄厚，选择如浙大、电子科大、西安电子科大、北京邮电大学等院校也不错，这些学校都设有各具优势和特色的电子信息科学与技术本科专业。
报考须知
微电子学作为电子信息产业的重要分支。直接关系到信息产业、电子工业、航天工业、机械工业、自动化、国防工业等国民经济各个部门的发展水平，也正成为一个国家是否已是强国的标志之一。光电子在信息、能源、材料、航天航空、生命科学和材料科学技术中的应用，直接促进光电子产业的迅猛发展。光电子技术必将成为21世纪国际竞争的关键技术之一，光信息科学与技术迅猛发展还引起光学领域的深刻变化。
建筑类
第二次世界大战结束以来，建筑同其他各种有关科学技术的关系更加密切，建筑技术的进展日新月异。新的结构理论、新材料和新设备的运用，高层建筑和大跨度建筑的发展，体现了新技术的威力。学习建筑学不仅要求学生有较强的形象思维能力、图形表达能力和较强动手的能力，还要求学生有良好的数学、英语、历史、美术的基础。因为数学关系到一个人逻辑思维的形成和发展，是人们认识事物、学习知识的基础之一，同时也是工程学的基础。国内大概有70多所大学设有建筑学专业，此专业的名校生非常有竞争力，而一般院校里，专业性的建筑院校比综合性院校的毕业生更受欢迎。此专业的学制一般是五年。
榜单解读
建筑学是我国高校开设最久的工科专业之一，有近一百所高校开设该专业，主要集中于综合性和理工类院校。东南大学的建筑学是其传统的优势学科之一，拥有建筑历史与理论、建筑设计及其理论、建筑技术科学等学科的博士学位授予权，其中前两者也是国家级重点学科。清华、天津大学也有建筑设计及其理论、建筑历史与理论、建筑技术科学博士学位授予权，其建筑设计及其理论亦为国家级重点学科。同济大学、重庆大学也具有不俗的实力。其他如哈工大、浙大、昆明理工大、西南交大、北京建筑工程学院等院校也都不错，它们都设有建筑历史与理论硕士点。另外，哈工大和浙大还设有建筑设计及其理论博士点，而后三者则具有建筑设计及其理论硕士学位授予权。
报考须知
建筑学专业主要培养建筑设计和建筑规划的高级专门技术人才，要求学生既要具备一定的绘画基础和艺术修养，也要具备一定的社会科学知识。建筑工程技术方面的课程是建筑学专业的必修课程，由于专业的深度和广度，大部分高校的建筑学专业的学制是五年制。考生在报考时要衡量自身的特点和能力，再结合成绩来综合衡量自己是否适合建筑专业。
土木类
在新的专业目录中，以往的土建类一分为二，变成了建筑学和土木类两大学科，侧面说明了土木类和建筑类的差别。简单来讲，建筑学是设计建筑物的总的造型（外型）和内部主要的构型，需要综合考虑许多问题，如建筑与城市环境的结合、建筑物本身的使用功能、技术性能、经济效果、艺术形式等等。土木工程的核心课程往往涉及工程数学、材料力学、结构力学、桥梁工程道路勘探设计等工程类，与建筑学更加强调的“设计”关系不大。随着科学技术的进步和工程实践的发展，土木工程这个学科也已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系，如房屋工程、铁路工程、道路工程、飞机场工程、桥梁工程、隧道及地下工程、特种工程结构、给水和排水工程、城市供热供燃气工程、港口工程、水利工程等学科。其中有些分支，例如水利工程，由于自身工程对象的不断增多以及专门科学技术的发展，已从土木工程中分化出来成为独立的学科体系，但是它们在很大程度上仍具有土木工程的共性。
榜单解读
同济大学是国内土木建筑领域最大、专业最全的大学之一，在建筑、土木、环境等领域居于国内领先水平，另外还有市政工程、防灾减灾工程及防护工程等学科的博士学位授予权。哈工大实力也相当强，市政工程为该学科唯一的国家级重点学科。清华、东南大学、湖南大学等院校则设有结构工程、岩土工程、桥梁与隧道工程、市政工程、防灾减灾工程及防护工程等博士点，亦拥有结构工程的国家级重点学科点。西南交大、中南大学等院校也具有桥梁与隧道工程、结构工程、市政工程、岩土工程、防灾减灾工程及防护工程等学科的博士学位授予权。另外，西南交大还有工程环境控制、景观工程等自设博士点。其他如浙大、河海大学、重大、天津大学、华中科大等院校也是不错的选择，都设有岩土工程、结构工程、市政工程、桥梁与隧道工程、防灾减灾工程及防护工程等博士点。另外，中国矿业大学则长于岩土工程，而广西大学和西安建筑科技大学的结构工程学科为国家级重点学科。
报考须知
报考时需要注意的是，建筑和土木类都需要考证，执业资格认证均需要一定年限的相关工作经验才能报考。因此如果你有志从事土木工程相关的工作。那即便走上工作岗位后也要注意知识结构的更新，尽早报考以取得相关的执业资格。
水利类
水利是一门既古老而又现代的专业。之所以说它古老，是因为在原始社会，人类靠渔猎游牧为生，逐水草而居，部族定居以后，需水日增，人畜供水和生产用水的引水、供水工程就产生了。在信息化时代，传统水利行业面临全面技术提升和改造的历史任务，应用高新技术对传统的水利行业进行改造，并采用计算机技术、微电子技术、现代通讯技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统及自动化技术等进行技术改造。水利类包括水利水电工程、水文与水资源工程、港口航道与海岸工程等专业。
榜单解读
水利水电工程是中国大学中比较小的专业，开设有该专业的高校约有40所，主要集中在综合性和理工类院校。作为一所以水利为特色的全国重点大学，河海大学的水利学在全国总体实力居于领先地位，相关学科门类齐全，水利及其支撑学科人才梯队的综合实力处于国内一流地位，拥有水工结构工程国家级重点学科点，同时也拥有水工结构工程、水利水电工程、城市水务等学科的博士点。
清华、武大、川大等院校也具有雄厚的实力，各校都具有水利水电工程、水工结构工程博士学位授予权。另外，清华的水工结构工程也是国家级重点学科，而武大则拥有水利水电工程的国家级重点学科点。大连理工大学则长于水工结构工程，拥有该学科的博士点及国家级重点学科点。而华中科大的水利水电工程学科亦设有博士点和国家级重点学科点。天津大学则拥有水利水电工程、水工结构工程两个学科的博士学位授予权。其他如昆明理工大学、太原理工大学也不错，都设有水利水电工程、水工结构工程硕士点。由于其涉及农业灌溉等问题，因此一部分农业院校也有设置水利类专业，如中国农业大学、西北农林科技大学、沈阳农业大学等。水文与水资源工程专业的开设院校同样以综合性院校和理工类院校居多，由于其专业特色，也有少部分矿业院校设有此专业。
报考须知
招生院校虽然没有男女生比例要求，但水利类专业的报考者以男生居多。该专业由于是在野外实习和作业，报考者要有吃苦耐劳的毅力。
测绘类
测绘科学与技术属于较为专门的专业科学。概括讲来。测绘科学就是以现代空间和电子技术为手段测定地球形状及外部重力场和地球外部物理特征的一门学科，主要应用对象是各种工程（如城市建设、交通、水利、矿山、海洋建筑、大型精密设备安装等）的勘测设计、施工及运营各阶段中的测绘工作。
榜单解读
测绘工程是比较“小众而不冷门”的专业，开设该专业的高校有四十所左右。本专业重点院校有武汉大学、同济大学、中国矿业大学、中国地质大学（北京）、中国石油大学（华东）、河海大学、长安大学。作为世界上测绘学科门类最齐全的全国重点大学，武大在测绘工程领域居于全国领先地位，拥有大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感两个学科唯一的国家级重点学科点，同时也拥有这两个学科以及地图制图学与地理信息工程博士点。中国矿业大学、中南大学、信息工程大学也有雄厚的实力，三校都有大地测量学与测量工程、摄影测量与遥感、地图制图学与地理信息工程等博士学位授予权。部分二本院校也开设了测绘类专业，如东华理工学院（原华东地质学院）、江西理工大学。
报考须知
测绘科学在本科阶段设置测绘工程专业，一般分为工程测量、大地测量、卫星应用工程、摄影测量与制图等分支方向。学科专业性很强，有主干学科支持，也有相关学科的支持，涉及到空间、电子、信息、激光等科学的研究。主要的专业课程有大地测量学基础、空间测地理论与技术、影像与制图、数字摄影测量学、地理信息系统原理及应用、遥感原理与应用、电子地图原理与应用等。各个方向根据各自的研究领域还有其他的专业课程，比如卫星应用工程方向的专业课程还有无线电通讯与导航、数字图像处理等。
环境与安全类
环境工程是研究环境问题的一门学科，它的任务是通过评价人类生产和社会活动对环境的影响，用具体的工程、规划和管理措施，收集和处理污染物，消除水、气、声和固体废弃物等方面的污染，净化环境，使社会、经济和环境保护协调发展。水治理是环境治理的一个重要领域，常常是环境治理最初着手的领域，所以在很多院校。给水排水工程与环境工程也设在一起。
在高校专业的分类中，跟环境工程分在一起的还有安全工程。安全工程，简而言之，研究的是生产、工程或者说是行业的安全问题。很显然，不同行业需要有各自不同的具体安全措施，所以，安全类专业是依托于各个行业的。
榜单解读
环境类专业尽管属于新兴专业，但发展较快，仅本科院校中就有超过两百所设置，并且有专门的院系。本专业的主要院校有清华大学、浙江大学、哈尔滨工业大学、华东理工大学、河海大学、上海大学、南昌大学等。有些学校颇有特色，如南京信息工程大学在大气环境、生态环境及环境污染治理方面有很强的师资力量和研究水平。扬州大学的环境科学与工程学院设有环境科学、环境工程、给水排水工程、建筑环境与设备工程、农业资源与环境五个专业。
安全工程则是让一个充满“责任”的专业，因此你选择了这个专业。等于你选择责任。本专业重点大学有中国科学技术大学、中国矿业大学、中南大学、中国地质大学等，二本可关注中北大学（原华北工学院）、沈阳航空工业学院、哈尔滨理工大学、江苏理工大学、江西理工大学等。
报考须知
考生体检时，结论为色盲、色弱及嗅觉和听觉不合格者不能报考本类专业。
化工与制药类
化学工程是一个历史悠久的专业，其应用广泛，包括化工、能源、材料、药物、食品等许多行业都需要化工人才，可以说化工是21世纪最基础、最具活力、应用最广的学科之一。医药产品是人类战胜疾病，维护身体健康不可或缺的特殊产品，在国民经济中占有重要地位。当今世界，医药产品的研发受到各国政府的普遍重视，医药工业成了名副其实的高技术产业，现代制药业成为与当前国民经济及社会生活领域中最活跃、与人民生活息息相关的热点行业和高新技术产业之一。
榜单解读
天津大学的化工专业是其传统的优势学科之一，其水平居于国内领先地位，清华、华东理工大学、北京化工大学、浙大、南京工业大学等院校也有很强的实力，都有化学工程、工业催化、化学工艺等学科的博士学位授予权，其中，化学工程也是国家级重点学科。中国石油大学、太原理工大学则除了设有化学工程、工业催化、化学工艺等博士点外，还拥有化学工艺的国家级重点学科点。其他如华南理工大学、川大、南京理工大学等院校也各具优势：华南理工大学长于化学工程，川大和南京理工大学则均有化学工程、化学工艺、工业催化博士学位授予权。
制药工程是比较小众的专业，但却是比较热门的专业，近些年发展迅速，开设该专业的高校约有60多所，主要还是综合性及理工类院校。在这些院校中，华东理工大学、天津大学、南京工业大学等院校均具有较强的实力，拥有制药工程与技术博士学位授予权。重庆大学、太原理工大学则具有制药工程硕士学位授予权。其他如浙大、中国药科大学、北京化工大学、东南大学、北京中医药大学、成都中医药大学、西南农大、吉林化工学院等院校也是不错的选择，各校都设有各具特色的制药工程本科专业，成都中医药大学等院校还设有专科专业。
报考须知
在化工和制药两大分类的基础上，化工专业又可以分为许多小的专业和方向，大致有：化学工程、化学工艺、高分子科学与工程、催化科学与工程、应用化学、精细化工、生物工程、过程装备与控制工程等。
相对化工专业有多个方向，制药工程的学科相对单一，该专业的学生要学习化学、化工、药物化学、药厂工艺设计及设备等方面的基础理论及实验技能训练。
交通运输类
交通运输类专业在工学学科中，属规模较大的专业。高校中的交通专业研究方向主要和计算机信息技术和智能技术结合起来，形成许多新的研究方向，出了很多研究成果，比如GPS卫星导航定位实验系统、交通监控系统、智能车辆与智能化诊断系统。
交通类专业涵盖甚广，它主要培养交通领域的高素质复合型人才，能在交通运输、物流工程、汽车运用工程、交通工程等领域从事科学研究、技术开发、生产及经营管理、工艺和设备设计、教学等方面的工作。
榜单解读
交通运输专业要分布在综合性及理工类院校。西南交大在交通运输专业上的实力居于国内领先地位，其道路与铁道工程、载运工具运用工程均为国家级重点学科。长安大学同样拥有道路与铁道工程、载运工具运用工程博士学位授予权，同时这两个学科亦为国家级重点学科。中南大学、同济大学也具有雄厚的实力。其他如哈尔滨工业大学、中南大学、北京交大、东南大学、吉大、武汉理工大学等院校也具有较强的实力。
报考须知
从分类上来说，交通类专业主要分为交通运输和交通工程两大类。交通运输专业侧重运输系统规划及管理能力的研究，而交通工程则侧重交通工程方面的规划与设计。从具体的专业划分上看，主要分为交通运输规划与管理、交通信息工程与控制、载运工具运用工程、道路与铁道工程、物流工程等专业。当然另外还有一些方向，由各所大学根据自己的特色开设决定。
海洋工程类
海洋工程属于工学学科。可以这么理解海洋工程，土木工程是在陆地上造房子、规划设计，而海洋工程就是在海洋中从事这些活动。海洋工程方向主要就是培养从事现代海洋工程研究、规划、设计、制造、管理以及教育的高级技术人才。既然陆地上造的是房子，那么海洋中造的自然是船舶了。同时，船舶的运输也需要管理和研究。作为一级学科，海洋工程专业下面又分了许多不同的研究方向。一般包括有运土交通运输上等方向。各个方向又可细分，比如船舶工程又可以包含轮机工程、水声工程、船舶与海洋结构物设计制造等方向。
榜单解读
一般来说，靠近江河海域有着水域优势的大学才能够有能力并且有针对性地开设海洋工程专业，其中，又以工程技术实力较强的大学在该学科上有较强实力。本专业的主要招生院校有上海交大，华中科技大学、天津大学、武汉理工大学、哈尔滨工程大学，除了上交该专业分数较高外，其他几所院校的录取平均分略高于重点线30～50分。二本院校招生院校主要有集美大学、江苏科技大学（原华东船舶工业学院）。
报考须知
作为一级学科，海洋工程专业下面又分了许多不同的研究方向。一般包括有运土交通运输上等方向。各个方向又可细分，比如船舶工程又可以包含轮机工程、水声工程、船舶与海洋结构物设计制造等方向。本专业对身高、视力等身体条件要求比较高，对船舶制造、远洋驾驶感兴趣的考生。可考虑报考船舶与海洋工程专业。
生物工程类
市场急需掌握生命科学和工程科学的高技术的人才，生命科学的发展以及它和工程科学的结合带来了生物工程产业的蓬勃发展，生命科学和工程科学的渗透为生物工程人才提供了广阔的发展前景。
生物工程专业的应用十分广泛，如研究改变遗传基因，培育出抗病能力极强的小麦；利用微生物的作用发酵香蕉，酿造甜酒；利用转基因植物生产各类蛋白类药物，吃了含有这种含药物基因的食品，就可以起到防病、治病的作用；还有克隆羊、克隆猪、克隆牛等等，利用的都是生物工程技术。
榜单解读
生物工程专业由于具有较多的分支学科，各个高校的侧重点和优势也不一样，考生宜根据自己的爱好和特长进行选择报考。江南大学长于发酵工程，该学科在国内处于领先地位。华东理工大学也具有雄厚的实力，除了设有发酵工程、生物化工博士点外，其生物化工同样是国家级重点学科。天津大学、北京化工大学、浙大、清华、南京工业大学、太原理工大学拥有生物化工的博士点，等院校也具有较强的实力，各校都有生物化工博士学位授予权。而昆明理工大学、南京林业大学则设有生物化工硕士点。东北农大的发酵工程学科也颇具实力，拥有该学科的博士学位授予权。西北农林科技大学、四川理工学院等院校则设有发酵工程硕士点。
报考须知
放眼当前社会，生物工程专业的就业状况并不太好，其中只有与医药相关的专业方向情况较好。追究这种状况的根源，这与我国整个生物工程行业的现状是分不开的。目前，我国生物产业的整个发展方向侧重于实验室成果，而不注重在试验转化中投入，因而建设期长失败率高，因此，社会难以大幅度增加对毕业生的需求量，也难以为他们提供广阔的自我发展空间。
航空航天类
在宇宙这样特殊的环境下，机械、火箭燃料会受到什么影响？行星勘探用机器人如何应用？航天航空类专业主要关注这些话题，它主要研究飞行器（飞机、宇宙飞船、卫星、火箭等）的运动规律及其结构与性能。航天航空技术的发展与军事应用密切相关，并且我国正在开拓许多新的技术领域和研究课题，如卫星通信正在成为现代传递信息的重要手段，卫星导航实现了全球、全天候、高精度的导航定位，宇宙空间站的开发，可容五六百人乘坐的大型客机的开发等。学习该专业具备良好的物理和数学基础十分重要。未来我国航天、航空事业的迅速发展，展示了本专业良好的发展前景。
榜单解读
目前，北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、清华大学等21所普通高校开办了航空航天专业，其中隶属于工业和信息化部的高校有北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学等6所，教育部所属高校有清华大学、厦门大学、湖南大学等7所，交通运输部所属高校有中国民航大学，地方所属高校有长春大学、上海工程技术大学、南昌航空大学等7所。在这些高校中，部分高校招收国防生，报考国防生的考生录取与军队院校同属提前批次录取。
报考须知
航天航空类中设有四个专业：飞行器设计与工程、飞行器动力工程、飞行器制造工程、飞行器环境与生命保障工程。
兵器类
兵器类学科是一门研究用武器保卫国家安全和摧毁敌方的学问。兵器类主要分为七大研究方向：武器系统与工程、武器发射工程、探测制导与控制技术、弹药工程与爆炸技术、特种能源工程与技术、装甲车辆工程、信息对抗技术。在这七个方向的学习过程中，除了大量学习基础知识和相关理论之外，还有大量的实践性教学环节，包括到靶场、坦克部队、炮兵部队实习，去兵工厂观摩兵器的生产过程和质量控制技术等。
本专业的特殊性决定了它就业范围相对狭窄。因而报考这一专业的学生最好对这个学科有浓厚的兴趣。如选报弹药工程与爆炸技术的学生最好对原子弹冲击波感兴趣，喜欢收集有关子弹射程、弹药的资料，常收集手榴弹爆炸参数，熟悉各种武器弹药，对爆破技术感兴趣等等。
榜单解读
国内设置武器类专业的高校不多，主要是一些理工大学和工业、科技大学，北京理工大学、南京理工大学、华北工学院、西北工业大学开设的专业较全。其他还有北京航空航天大学、电子科技大学、淮南工业学院、西安电子科技大学、长春光学精密机械学院。有的院校就读时间是5年。
报考须知
开设这个专业的院校很少，实力却不容小觑。基本上都是一批本科里的名牌大学，对考生的数学、物理成绩要求较高。与该专业结合最紧密的还是在军工单位。这些单位一般都远离繁华的都市，像我们从电视上看到的“神舟六号”的发射基地——酒泉卫星发射中心就位于远离甘肃酒泉市的沙漠深处。所以，有志于献身国防军工事业的同学，要做好一定的思想准备。同时，选择本专业不仅要有热情，而且更要具有责任感。
工程力学类
随着工业化发展，力学逐渐应用到很多工程方面，比如大型建筑、桥梁、飞机、火箭等方面。这些工程学科的发展在很大程度上正是依靠现代力学的知识发展起来的，如航空航天工业的发展离开力学就会寸步难行。而许多大学的力学专业，要么直接和航空航天专业挂钩，要么就命名为工程力学专业，由此可见力学和工程技术关系密切之一斑。
榜单解读
许多工科类大学，由于自身工程实力以及发展的需要，它们开设的力学专业往往和工程专业结合得更加紧密，因此更偏重于工程力学类型。比如上海交通大学的工程力学系属于船舶与海洋工程学院，同济大学的力学系则属航空航天与力学学院，北京航空航天大学的力学系属于航空科学与工程学院，前身则为飞行器设计与应用力学系。
报考须知
因为“力”这个东西看不见，摸不着，思考起来十分的抽象，研究它需要应用各种公式，总之，学习工程力学不是一件轻松简单的事，需要做好思想准备。
公安技术类
公安技术类专业共分为两个专业：刑事科学技术和消防工程。顾名思义，这两个专业目前的应用主要是在公安、司法部门，当然也包括一部分相关企事业单位。随着现代科技的发展和各种科技手段的应用，刑事科学技术更是得到了突飞猛进的发展和越来越多的应用，这也使得刑事科学技术专业的地位变得日益重要。
消防工程的目的就是为了培养具备消防工程技术和灭火救援等方面的知识和能力，能在公安消防部队和企事业单位从事消防工程技术与管理和灭火救援指挥方面工作的工科学科高级专门人才。近几年，公安院校尤其是部属公安院校的学生几乎不分专业，全部进入公安系统，消防工程专业也不例外。
榜单解读
招收公安技术类专业的高校一般分成两类：专门的公安类院校和政法大学。公安类院校一般直属于公安部，如中国人民公安大学、中国刑事警察学院、江苏警官学院，因此实践机会较多，就业率高。而像西南政法大学这样的高校则在理论研究方面实力较强。
